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macOS是一套由苹果开发的运行于Macintosh系列电脑上的操作系统。macOS是首个在商用领域成功的图形用户界面操作系统。

macOS是基于XNU混合内核的图形化操作系统,一般情况下在普通PC上无法安装的操作系统。网上也有在PC上运行的macOS(Hackintosh)。

另外,疯狂肆虐的电脑病毒几乎都是针对Windows的,由于macOS的架构与Windows不同,所以很少受到电脑病毒的袭击。macOS操作系统界面非常独特,突出了形象的图标和人机对话。

北京时间2020年11月13日凌晨2点,macOS Big Sur正式版发布。

Mac OS可以被分成操作系统的两个系列:

一个是老旧且已不被支持的“Classic” Mac OS(系统搭载在1984年销售的首部Mac与其后代上,终极版本是Mac OS 9)。采用Mach作为内核,在OS 8以前用“System x.xx”来称呼。

新的Mac OS X结合BSD Unix、OpenStep和Mac OS 9的元素。它的最底层建基于Unix基础,其代码被称为Darwin,实行的是部分开放源代码。

Classic Mac OS

“Classic” Mac OS的特点是完全没有命令行模式,它是一个100%的图形操作系统。预示它容易使用,它也被指责为几乎没有内存管理、协同式多任务(cooperative multitasking)和对扩展冲突敏感。“功能扩展”(Extensions)是扩充操作系统的程序模块,譬如:附加功能性(例如:网络)或为特殊设备提供支持。某些功能扩展倾向于不能在一起工作,或只能按某个特定次序载入。解决Mac OS的功能扩展冲突可能是一个耗时的过程。

Mac OS也引入了一种新形的文件系统,一个文件包括了两个不同的“分支”(forks)。它分别把参数存在“资源分支”(resource fork),而把原始数据存在“数据分支”(data fork)里,这在当时是非常创新的。但是,因为不能识别此系统,这让它与其它操作系统的沟通成为挑战。

Mac OS 9使用B+树结构的文件系统进行文件管理。

OS X/macOS

为了挽救这种情况,Mac OS X使用基于BSD Unix的内核,并带来Unix风格的内存管理和先占式多工(pre-emptive multitasking)。大大改进内存管理,允许同时运行更多软件,而且实质上消除了一个程序崩溃导致其它程序崩溃的可能性。这也是首个包括“命令行”模式的Mac OS,除非执行单独的“终端”(terminal)程序,否则你可能永远也见不到。但是,这些新特征需要更多的系统资源,按官方的说法Mac OS X只能支持G3以上的新处理器(它在早期的G3处理器上执行起来比较慢)。Mac OS X有一个兼容层负责执行老旧的Mac应用程序,名为Classic环境(也就是程序员所熟知的“蓝盒子”[the blue box])。它把老的Mac OS 9.x系统的完整拷贝作为Mac OS X里一个程序执行,但执行应用程序的兼容性只能保证程序在写得很好的情况里在当前的硬件下不会产生意外。

2011年7月20日Mac OS X已经正式被苹果改名为OS X。2016年,OS X改名为macOS,与iOS、tvOS、watchOS相照应。

主设计人:Mac OS 9.0是比尔·阿特金森、杰夫·拉斯金和安迪·赫茨菲尔德,是乔布斯还在苹果的时候开发的,后来他离开苹果创立NeXT后为其开发了另一套系统,主设计人是艾维·特万尼安(Avie Tevanian),乔布斯回归苹果后逐渐抛弃了以前的代码,在发布Mac OS X时,正式使用艾维·特万尼安当时编写的代码作为其主代码。

出现年:1984年。

System 1

System 2

System 3

System 4

System 5

System 6

System 7

Mac OS 8

Mac OS 9

Mac OS X 10.0 “Cheetah”

Mac OS X 10.1 "Puma"

Mac OS X 10.2 "Jaguar"

Mac OS X 10.3 "Panther"

Mac OS X 10.4 "Tiger"

Mac OS X 10.5 "Leopard"

Mac OS X 10.6 "Snow Leopard"

这个版本的mac系统将只提供对Intel处理器的支持。

Mac OS X 10.7 "Lion"

Mac App Store找到和下载Mac应用程序的最佳途径。如同在iPad上选购App Store中的应用程序一样,Mac App Store为浏览和购买应用程序提供无限可能。新购买的应用程序可一步完成安装,并立刻呈现于全新Launchpad 上。Mac App Store现可在任意一台运行OS X Snow Leopard的Mac上使用,并将作为OS X Lion的一部分提供。

OS X 10.8 "Mountain Lion"(去掉久远的Mac,体现Mac与iOS的融合)

OS X 10.9 "Mavericks"

OS X 10.10 “Yosemite"

OS X 10.11 “El Capitan“

macOS 10.12 “Sierra“

macOS 10.13 “High Sierra”

2018年3月30日,苹果推送了macOS High Sierra 10.13.4正式版,新版本增强了对外接eGPU的支持,还新增了此前iMac Pro专属的墨水云墙纸。

macOS 10.14 "Mojave"

2018年9月25日,苹果推送macOS Mojave 10.14,增加了深色模式,更新了Safari浏览器、Mac App Store、访达、桌面、股市、语音备忘录、家庭App等。

macOS 10.15 "Catalina"

北京时间2019年6月4日凌晨1点,2019年WWDC全球开发者大会上苹果发布macOS Catalina 10.15,用户能将iPad用作Mac电脑的第二块显示屏,用Apple Pencil在iPad上操作等同于在Mac电脑上输入,可以实现语音控制。

macOS 11.0 "Big Sur"

北京时间2020年06月23日,在2020苹果全球开发者大会上,苹果正式发布了macOS的下一个版本:macOS 11.0,正式称为macOS Big Sur。 该版本使用了新的界面设计,增加了Safari浏览器的翻译功能等。

北京时间2020年11月13日凌晨2点,macOS Big Sur正式版发布。

全屏幕窗口是macOS中最为重要的功能。一切应用程序均可以在全屏模式下运行。这并不意味着窗口模式将消失,而是表明在未来有可能实现完全的网格计算。iLife 11的用户界面也表明了这一点。这种用户界面将极大简化电脑的使用,减少多个窗口带来的困扰。它将使用户获得与iPhone、iPod touch和iPad用户相同的体验。计算体验并不会因此被削弱;相反,苹果正帮助用户更为有效地处理任务。

事实上,Final Cut Pro等一些高端专业软件已经实现了这一点。它们在执行某一任务时,会占据整个屏幕,没有任何浮动窗口。毫无疑问,窗口最终将被完全取代,即使是Photoshop之类的应用而言亦是如此。但网格计算也会产生一些问题。你需要使用户能在不同的任务间高效、毫不混淆地进行切换。从演示来看,苹果或许已经找到了一个巧妙的方法:与触摸手势结合的任务控制。全屏模式的优点在于,简化了计算体验,以用户感兴趣的当前任务为中心,减少了多个窗口带来的困扰,并为全触摸计算铺平了道路。

在iPad上,每个应用程序都能全屏显示,有效排除视觉干扰,你还可轻松返回其他应用程序。Mac OS X Lion 将同一功能带到台式电脑。你只须点击一下,即可全屏显示某个应用程序,或轻扫一下触控板,便可切换至另一个全屏应用程序,再次轻扫则返回桌面,以访问其他的应用程序,实现这一切都无须退出全屏模式。整个系统支持第三方开发人员在他们开发的应用程序中充分利用这一全屏技术,让开发的应用程序看上去更生动。因此,你可专注于工作细节,或享受更宽阔的视界。

任务控制整合了程序坞和控制面板,并可以窗口和全屏模式查看各种应用。

启动台的工作方式与iPad完全相同。它以类似于iPad的用户界面显示电脑中安装的一切应用,并通过App Store进行管理。用户可滑动触控板或鼠标,在多个应用图标界面间切换。与网格计算一样,它的计算体验以任务本身为中心。

但是,用启动台代替访达并不现实。它很有可能将继续存在一段时间。文件管理将由数据库负责,所有应用可在数据库中分享图片、音乐、文本、PDF文件及其他内容。事实上,如果聚焦速度更快,表现更好,文件夹完全可以被取消。用户没有时间去管理数以千计的各种文件。快速启动面板简化了操作,用户可以很容易地找到各种应用。但是,某些高端用户可能更喜欢用文件夹树状目录管理应用程序。

Mac App Store的工作方式与iOS系统的App Store完全相同。他们具有相同的导航栏和管理方式。这意味着,无需对应用进行管理。当用户从该商店购买一个应用后,Mac电脑会自动将它安装到启动台中。对于普通用户而言,即使利用Mac电脑的拖放系统,安装应用程序仍有可能是一件很困难的事情,这也就是App Store存在的意义

调度中心是一项强大易用的新功能,让你完整地查看 Mac 上正执行的内容。你可将一切尽收眼下,包括 仪表盘 和所有全屏应用程序,它们都将在同一地方显示。只须轻扫一下,你的桌面即可切换到调度中心。在那里,你将看到按应用程序分组的打开窗口、全屏应用程序缩略图以及仪表盘,一切都呈现于同一个视窗里。同时,你只须轻点一下,便可访问调度中心里的任何选项,让你轻松掌控全局。手势和动态效果更多与Mac互动的便捷方式 多点触控手势让你在iPad上的每项操作都简单、直观。Mac有了更丰富的多点触控操控体验。你可享受更流畅、逼真的手势响应效果,包括橡皮圈滚动、页面和图像缩放和全屏轻扫。在macOS中,所有轻扫、两指开合和滚动手势的观感和触感体验都更加生动、灵敏。

告别手动保存吧;有了macOS的自动保存功能,任务在你工作过程中即可自动保存,为你省去这项操作。macOS不会创建额外的副本,而是将更改保存在工作文件中,从而使磁盘空间得到最有效利用。锁定功能可防止意外更改被保存,并会在两周后自动锁定文档。恢复功能可为你显示上一次打开时的文档状态,因此你总有机会重新开始。

版本功能可以记录文档或项目从创建开始的整个演进过程。每次你打开文档,以及在工作中每隔一小时,macOS就会自动为文档创建一个版本。如果你须要恢复到较早的版本,或复原部分文档,版本功能会在当前文档旁显示一连串先前的版本,这与时间机器的界面相似,因此你可看到作品在任意特定时间的状态。点击一下即可进行恢复,也可将较早版本中的内容拷贝并粘贴到当前版本中。

重新启动Mac时,你知道应该做些什么;首先,你须要保存任务关闭所有应用程序,然后花费宝贵的时间对一切进行重新设置。有了重返功能,你再也不须要把时间花费在这些复杂的操作上了。它可让你随时重新启动 Mac (比如,发现软件更新之后),然后返回到你正在处理的任务,所有应用程序都可回到你离开时的状态。事实上,无论何时你须要关闭并重新打开应用程序,重返功能都可以返回到你离开时的状态。这样你再也不用重头开始了。

想升级macOS版本,无须前往零售店购买盒装软件,并安装一大堆光盘。你只需点击设置图标,并点击软件更新图标,即可免费更新macOS,Mac会完成余下的工作。只要确保你已具备将新macOS升级到Mac的必备条件即可。

macOS以简单易用和稳定可靠著称;因此在开发macOS的过程中,Apple工程师们只有一个目标:精益求精。不断寻找可供完善、优化和提速的地方 - 从简单的卸载外部驱动到安装操作系统。超凡品质如今更上层楼。

随OS X Leopard发布的时间机器功能,首度推出革命性的硬盘备份解决方案。Time Capsule则利用其无线硬盘和时间机器协作,进一步增强了备份功能。Snow Leopard则将时间机器的工作效率提高,Time Capsule的初始备份时间减少达50%。

装备Snow Leopard及更新版本的Mac在屏幕锁定时,可以更快从睡眠状态启动,速度提高两倍。关机快75%。在你赶着回家或去机场时节约宝贵时间。加入无线网络也快达55%。

在OS X Snow Leopard之前只能通过拼音等键盘输入方式输入中文。而在这之后,有了创新的输入方式:在触控板上手写输入,这已经成为现代macOS的一项特殊功能.手写时屏幕上会打开新的输入窗口,显示笔划近似的所有备选单字,并根据所选单字建议接下来可能用到的单字。

通过基于系统调用hooking的技术手段,实现了macOS系统下系统调用hooking的通用框架。该框架可根据用户配置对指定系统调用进行监控并输出定制日志,构建了基于策略的安全事件监测与处理机制。实验测试结果表明,该框架具备对mac OS底层系统所有系统调用函数的监控能力,其基于策略的事件监测机制运行有效,可为mac OS系统下的安全研究及应用提供良好支撑。

为了维持系统的稳定和安全,现代操作系统在设计实现时都采用了分层的思想,核心功能由内核层提供。系统调用是操作系统内核向用户层提供内核服务的接口。系统调用位于用户态和内核态之间,用户程序通过系统调用向操作系统内核请求服务,操作系统内核处理完成服务后,将结果返回给用户进程。这种机制提高了系统的安全性和应用程序的可移植性。

mac OS系统内核XNU继承于UNIX系统。在Intel架构的64位系统中,应用层调用SYSCALL指令进入内核态,调用hndl_syscall中断服务分发例程,通过该例程来决定调用哪一号中断服务,mac OS系统内核XNU中系统调用类型之一的UNIX系统调用对应0x80号中断服务,通过unix_syscall64例程来选择执行用户请求的UNIX系统调用,并将结果返回给用户程序。

随着苹果电脑的普及,取证分析中很多情况下要考虑Mac OS的取证,如果被取证的Mac系统设置了登录密码, 那么取证过程中就要想办法绕过登录密码,取得管理员权限。主要介绍了绕过Mac OS系统登录密码的原理,介绍了HFS+文件系统的卷结构,深入剖析了HFS+文件系统卷头结构,元数据文件以及节点结构。

Mac OS X系统简介

Mac OS X,这是一个基于UNIX核心的系统,增强了系统的稳定性、性能以及响应能力。它能通过对称多处技术充分发挥双处理器的优势,提供无与伦比的2D、3D和多媒体图形性能以及广泛的字体支持和集成的PDA功能。Mac OS X通过Classic环境几乎可以支持所有的Mac OS 9应用程序,直观的Aqua用户界面使Macintosh的易用性又达到了一个全新的水平。

文件系统除了让用户供稳定地存放文件这一目标以外,还是各项操作系统功能的基础。Mac OS X每个大发行版都要增加数百项新功能,许多新功能严重依赖于文件系统的实现。Mac OS X 10.3提供了FileVault来加密用户文件,因此用户主目录被保存在一个HFS+文件系统加密镜像中。

2018年8月13日,一位著名Mac系统黑客刚刚开发了一种新攻击手段:可以在电脑提出是否允许程序获取数据时自动点击“允许”按钮,从而帮助黑客展开更加深入的攻击和渗透。

第一部个人电脑并没有操作系统。这是由于早期个人电脑的建立方式(如同建造机械算盘)与效能不足以执行如此程序。

但在1947年发明了晶体管,以及莫里斯·威尔克斯(Maurice Vincent Wilkes)发明的微程序方法,使得电脑不再是机械设备,而是电子产品。系统管理工具以及简化硬件操作流程的程序很快就出现了,且成为操作系统的基础。

到了1960年代早期,商用电脑制造商制造了批次处理系统,此系统可将工作的建置、调度以及执行序列化。此时,厂商为每一台不同型号的电脑创造不同的操作系统,因此为某电脑而写的程序无法移植到其他电脑上执行,即使是同型号的电脑也不行。

到了1964年,IBM推出了一系列用途与价位都不同的大型电脑IBM System/360,大型主机的经典之作。而它们都共享代号为OS/360的操作系统(而非每种产品都用量身订做的操作系统)。让单一操作系统适用于整个系列的产品是System/360成功的关键,且实际上IBM大型系统便是此系统的后裔;为System/360所写的应用程序依然可以在现代的IBM机器上执行

OS/360也包含另一个优点:永久贮存设备—硬盘驱动器的面世(IBM称为DASD(Direct access storage device))。另一个关键是分时概念的建立:将大型电脑珍贵的时间资源适当分配到所有使用者身上。分时也让使用者有独占整部机器的感觉;而Multics的分时系统是此时众多新操作系统中实践此观念最成功的。

1963年,奇异与贝尔实验室合作以PL/I语言建立的Multics,是激发1970年代众多操作系统建立的灵感来源,尤其是由AT&T贝尔实验室的丹尼斯·里奇与肯·汤普逊所建立的Unix系统,为了实践平台移植能力,此操作系统在1969年由C语言重写;另一个广为市场采用的小型电脑操作系统是VMS。

第一代微型计算机并不像大型电脑或小型电脑,没有装设操作系统的需求或能力;它们只需要最基本的操作系统,通常这种操作系统都是从ROM读取的,此种程序被称为监视程序(Monitor)。

1980年代,家用电脑开始普及。通常此时的电脑拥有8-bit处理器加上64KB内存、屏幕、键盘以及低音质喇叭。而80年代早期最著名的套装电脑为使用微处理器6510(6502芯片特别版)的Commodore C64。此电脑没有操作系统,而是以一8KB只读内存BIOS初始化彩色屏幕、键盘以及软驱和打印机。它可用8KB只读内存BASIC语言来直接操作BIOS,并依此撰写程序,大部分是游戏。此BASIC语言的解释器勉强可算是此电脑的操作系统,当然就没有内核或软硬件保护机制了。此电脑上的游戏大多跳过BIOS层次,直接控制硬件。

早期最著名的磁盘启动型操作系统是CP/M,它支持许多早期的微电脑,且被MS-DOS大量抄袭其功能。

最早期的IBM PC其架构类似C64。当然也使用了BIOS以初始化与抽象化硬件的操作,甚至也附了一个BASIC解释器,但是它的BASIC优于其他产品的原因在于他有可携性,并且兼容于任何符合IBM PC架构的机器上。这样的PC可利用Intel-8088处理器(16-bit寄存器)寻址,并最多可有1MB的内存,然而最初只有640KB。软式磁盘机取代了过去的磁带机,成为新一代的储存设备,并可在他512KB的空间上读写。为了支持更进一步的文件读写概念,磁盘操作系统(Disk Operating System,DOS)因而诞生。此操作系统可以合并任意数量的磁区,因此可以在一张磁盘片上放置任意数量与大小的文件。文件之间以档名区别。IBM并没有很在意其上的DOS,因此以向外部购买的方式取得操作系统。

1980年微软利用骗术取得了与IBM的合约,并且收购了一家出产的操作系统,在将之修改后以MS-DOS的名义出品,此操作系统可以直接让程序操作BIOS与文件系统。到了Intel-80286处理器的时代,才开始实作基本的储存设备保护措施。MS-DOS的架构并不足以满足所有需求,因为它同时只能执行最多一个程序(如果想要同时执行程式,只能使用TSR的方式来跳过OS而由程序自行处理多任务的部份),且没有任何内存保护措施。对驱动程序的支持也不够完整,因此导致诸如音效设备必须由程序自行设置的状况,造成不兼容的情况所在多有。某些操作的效能也是可怕地糟糕。许多应用程序因此跳过MS-DOS的服务程序,而直接存取硬件设备以取得较好的效能。虽然如此,但MS-DOS还是变成了IBM PC上面最常用的操作系统(IBM自己也有推出DOS,称为IBM-DOS或PC-DOS)。MS-DOS的成功使得微软成为地球上最赚钱的公司之一。

而1980年代另一个崛起的操作系统异数是Mac OS,此操作系统紧紧与麦金塔电脑捆绑在一起。此时一位施乐帕罗奥托研究中心的员工Dominik Hagen访问了苹果电脑的史蒂夫·乔布斯,并且向他展示了此时施乐发展的图形化使用者界面。苹果电脑惊为天人,并打算向施乐购买此技术,但因帕罗奥托研究中心并非商业单位而是研究单位,因此施乐回绝了这项买卖。在此之后苹果一致认为个人电脑的未来必定属于图形使用者界面,因此也开始发展自己的图形化操作系统。现今许多我们认为是基本要件的图形化接口技术与规则,都是由苹果电脑打下的基础(例如下拉式菜单、桌面图标、拖曳式操作与双点击等)。但正确来说,图形化使用者界面的确是施乐创始的。

Apple I电脑,苹果电脑的第一代产品。延续80年代的竞争,1990年代出现了许多影响未来个人电脑市场深厚的操作系统。由于图形化使用者界面日趋繁复,操作系统的能力也越来越复杂与巨大,因此强韧且具有弹性的操作系统就成了迫切的需求。此年代是许多套装类的个人电脑操作系统互相竞争的时代。

上一年代于市场崛起的苹果电脑,由于旧系统的设计不良,使得其后继发展不力,苹果电脑决定重新设计操作系统。经过许多失败的项目后,苹果于1997年释出新操作系统——macOS的测试版,而后推出的正式版取得了巨大的成功。让原先失意离开苹果的Steve Jobs风光再现。

除了商业主流的操作系统外,从1980年代起在开放原码的世界中,BSD系统也发展了非常久的一段时间,但在1990年代由于与AT&T的法律争端,使得远在芬兰赫尔辛基大学的另一股开源操作系统——Linux兴起。Linux内核是一个标准POSIX内核,其血缘可算是Unix家族的一支。Linux与BSD家族都搭配GNU计划所发展的应用程序,但是由于使用的许可证以及历史因素的作弄下,Linux取得了相当可观的开源操作系统市占率,而BSD则小得多。

相较于MS-DOS的架构,Linux除了拥有傲人的可移植性(相较于Linux,MS-DOS只能运行在Intel CPU上),它也是一个分时多进程内核,以及良好的内存空间管理(普通的进程不能存取内核区域的内存)。想要存取任何非自己的内存空间的进程只能通过系统调用来达成。一般进程是处于使用者模式(User mode)底下,而执行系统调用时会被切换成内核模式(Kernel mode),所有的特殊指令只能在内核模式执行,此措施让内核可以管理系统内部与外部设备,并且拒绝无权限的进程提出的请求。因此理论上任何应用程序执行时的错误,都不可能让系统崩溃(Crash)。

至2005年为止,用于通用计算机上的分布的操作系统主要两个家族:类Unix家族和微软Windows家族。而主机系统和嵌入式操作系统使用多样的系统,并且很多和Windows、Unix都没有直接的联系。类Unix家族包括多个组织的操作系统,其中有几个主要的子类包括System V、BSD和Linux。这里'Unix'是一个商标,开发组织允许使用操作系统在一个定义前提下自由地开发。这名字是通用大型设置操作系统类似组织 Unix。Unix系统运行在从巨型机到嵌入式系统的多种机器架构上。Unix主要使用于重要的商务服务器系统以及学院和工程环境中的工作站之上。和 AT&T Unix不同,自由软件比如Linux和BSD逐步开始流行,并且开始进入桌面操作系统领域。和一些Unix操作系统不同,像惠普的HPUX和IBM 的AⅨ是设计仅运行在客户购买的设备上,其中有一些特殊的(比如SUN的Solaris)可以运行在客户购买设备和基于工业标准的PC上。APPLE的Mac OS X是一个BSD特例,以取代早期小型市场上的苹果Mac OS,众多流行的Unix操作系统正在走向一体。微软的Windows操作系统家族起源于早期的IBM PC环境中的MS-DOS,最新版本是基于新的Windows NT内核,第一次是在OS/2中制定。和Unix不同,Windows只能运行在32位和64位的x86 CPU(如Intel或者AMD的芯片)上,尽管早期有版本运行于DEC Alpha,MIPS 和 PowerPC体系结构。Windows是一个流行的操作系统,在全球桌面市场中占有90%左右的份额,同时在中低端服务器市场也有广泛的应用,如 Web服务器和数据库服务器。

大型机系统,比如IBM的Z/OS,和嵌入式操作系统比如QNX、eCOs和PalmOS都是和Unix和Windows无关的操作系统,而 Windows CE、Windows NT Embedded 4.0和Windows XP Embedded都是和Windows相关的。

老的操作系统停留在市场包括类似IBM Windows的OS/2.来自惠普的VMS(以前的DEC);苹果的Mac OS操作系统、非Unix先驱苹果公司Mac OS X,以及AmigaOS,第一个图形用户界面的操作系统,包括对于普通用户的高级的多媒体能力。


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