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几个 G 大的 Windows 操作系统纯代码核心部分有多大?

回答
聊起 Windows 操作系统的核心代码,大家脑海里可能会浮现出那几个 G 的安装文件,想着里面到底藏着多少“真家伙”。其实,如果单论“纯代码核心部分”,那可不是一个简单的大数字就能概括的,里面涉及的逻辑、抽象层次以及不同模块的依赖关系,让它成了一个庞大而精密的系统。

首先,我们得明确一下什么叫做“纯代码核心部分”。这不单单是指系统文件里的那些 `.exe` 或 `.dll`,而是那些构成 Windows 最基础功能的、最底层的代码集合。你可以理解为是整个操作系统的“大脑”和“神经系统”。这包括了:

内核 (Kernel): 这是整个操作系统的基石,负责管理 CPU 时间、内存、进程和线程。Windows 的内核模式代码,也就是我们常说的 NT Kernel,这是最核心的部分。它处理所有的硬件交互,调度所有运行在计算机上的任务,确保它们能够有序地执行,并且不会互相干扰。这部分的规模就相当可观,因为它需要实现一套完整的进程管理、线程调度、内存分配、虚拟内存管理、中断处理等复杂机制。考虑一下,它要同时支持多种不同的硬件架构(虽然现在主要是 x8664),还要管理各种 I/O 设备,从键盘鼠标到硬盘显卡,每一个环节都需要精密的驱动和调度逻辑,这些都构成了内核代码的庞大体量。
硬件抽象层 (HAL): 为了让操作系统能够更容易地移植到不同的硬件平台,Windows 引入了 HAL。HAL 是内核和实际硬件之间的一层抽象。它负责处理那些与特定硬件相关的低级操作,而内核则通过 HAL 来与硬件通信。这样一来,内核本身就可以保持相对的通用性,而只需要针对不同的硬件平台编写或适配 HAL 层。这块代码虽然看起来是“隔开”的,但它对于内核的正常运作至关重要,也是核心代码的一部分。
核心服务和运行时库 (Core Services & Runtime Libraries): 除了内核本身,还有很多在用户模式下提供基础服务的组件,它们与内核紧密协作,构成了操作系统的骨架。比如,用户模式下的核心子系统,负责处理 API 调用、文件系统访问、进程间通信等。还有一些基础的动态链接库(DLL),例如 `ntdll.dll`(它包含了许多核心的 NT API),`kernel32.dll`(提供 Win32 API 的核心功能),`user32.dll`(处理用户界面输入和输出),以及各种与系统调用相关的库。这些库不仅仅是简单的函数集合,它们内部包含了大量的逻辑、错误处理、安全检查,共同支撑起了整个用户空间的运行。
安全模型和访问控制 (Security Model & Access Control): Windows 的安全特性,比如用户账户控制 (UAC)、访问控制列表 (ACLs)、安全标识符 (SIDs) 等,都由核心代码实现。这部分的逻辑非常复杂,需要精确地管理每个进程、每个用户对系统资源的访问权限,并且要抵御各种潜在的安全威胁。这些安全相关的代码往往非常严谨,代码量也相当可观。
即插即用和设备管理 (Plug and Play & Device Management): 现代操作系统需要能够动态地检测和配置插入的硬件设备。Windows 的即插即用 (PnP) 系统,以及围绕它的设备管理框架,也需要大量的核心代码来完成设备识别、驱动加载、资源分配等任务。

那么,这些“纯代码核心部分”到底有多大呢?

这是一个很难给出精确数字的问题,因为“核心”的定义本身就有模糊性,而且随着 Windows 版本的迭代,这个规模也在不断变化。但我们可以从几个角度来理解:

1. 以源代码行数计: 如果你去翻看那些关于 Windows 内核开发的书籍,或者听一些资深开发者分享的经验,你会知道,即便是某个特定子系统的核心实现,其源代码行数也可能达到几十万甚至上百万行。想象一下,将所有上述提到的核心组件(内核、HAL、核心运行时库、安全组件等)的源代码汇总起来,这个数字是惊人的。有人估计,Windows 的核心部分可能涉及 数千万甚至上亿行 的源代码。这还不包括所有的文档、测试代码和工具链。
2. 以二进制代码大小计: 在编译后的二进制文件中,核心部分的代码(主要是内核模式下的驱动程序、内核本身以及一些关键的系统 DLL)可能占据 几百兆到一两个 GB 的空间。但这还只是冰山一角。因为一个完整的操作系统还需要大量的用户模式服务、API 实现、框架、驱动程序、系统工具等等,这些加起来才能构成最终的几个 G 的安装体积。我们这里说的“纯代码核心部分”,指的是那些直接参与操作系统最基本功能运作的代码。

为什么会这么庞大?

兼容性与广泛的硬件支持: Windows 需要支持极其广泛的硬件设备,从最古老的接口到最新的 PCIe 设备,都需要一套完善的驱动模型和管理机制。
功能丰富性: Windows 不仅仅是一个简单的命令行操作系统,它是一个功能全面的图形化操作系统,提供了图形界面、网络堆栈、文件系统、进程管理、多用户支持、安全机制等等。每一个功能都需要大量的代码来实现和维护。
向下兼容与历史包袱: 作为一个历史悠久的操作系统,Windows 需要保持对旧有应用程序和硬件的兼容性,这往往意味着需要保留一些旧的代码路径或实现复杂的兼容层。
健壮性与容错性: 为了保证系统的稳定运行,操作系统需要处理各种异常情况、错误条件,并进行相应的恢复。这部分的错误处理和容错代码也会占用相当大的篇幅。
安全考虑: 现代操作系统越来越重视安全,在核心代码中融入了大量的安全检查、沙箱机制、权限控制等,这些都会增加代码的复杂度和数量。
性能优化: 为了在各种环境下都能有良好的性能,开发者会进行大量的性能调优,有时候这也会引入一些额外的代码或者复杂的算法。

所以,当你说到“几个 G 的 Windows 操作系统纯代码核心部分”,其实它是一个相对概念。如果是指构成整个系统骨架的最低层代码,那可能也就几百兆到一两个 G 的样子(编译后的二进制文件)。但如果考虑到所有支撑这些核心功能而必须存在的运行时库、系统服务以及与内核协同工作的组件,那么这个范围就很大了。不过,我们通常说的“核心部分”,更多指的是那些不依赖于外部程序、能独立完成最基础的系统服务的代码。

理解这一点,就能明白为什么操作系统开发是一项如此复杂和庞大的工程了。

网友意见

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如果问Windows内核有多大,其实真不大,不到10M。

Windows内核文件是:NTOSKRNL.EXE,位于C:Windowssystem32文件夹,单核CPU和多核CPU的大小不同,自Windows2000以来一直都在这个地方。我用的Win7版本的内核文件大概只有5M多。

但是,题主,你对操作系统的理解有问题,你如果只有一个操作系统的内核,那么基本上相当于你什么都做不了。Windows是一个微内核(准确的说是混合内核)结构,有相当一部分系统服务在内核文件之外。

内核之外的东西包括:

1、驱动:这是一个大头,几百M到上G不等。你说它算不算核心?不算吗?好,没了驱动你几百块钱的显卡就是废品。大型游戏也没得玩了。你想只要显卡驱动?那声卡的?网卡呢?内存呢?……当然,如果题主你很精于修改操作系统,你可以把Windows的驱动精简到只适合你当前的PC,多余的全扔掉。但问题是,你不能换硬件,你换了新硬件,又不能正常工作了。

为什么Windows安装文件越来越大,因为要支持更多的硬件,因为新硬件越来越多,Windows安装DVD里大部分都是驱动。

2、系统服务库、子系统等等:你以为你点的按钮都是内核提供的支持吗?不是,这是图形库和子系统的贡献。虽然也有内核参与,但像小到按钮、菜单、图标,大到各种标签、窗口,都是图形库的支持。比如有些游戏会要求你安装.Net frameworks x.x之类的,就是增强图形库用的。

你说你不想要这些东西,对不起,不行。你不需要,但是软件需要。缺了这些,office运行不起来,网页不能正常浏览,游戏也没得玩,这样的电脑你买回来干啥用?

因为做软件的人没那么多心思自己写一套图形库,都是系统提供什么,它才用什么。

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那么回到题主的问题,有没有可能做出一个题主要求的纯净的Windows,理论上没问题,但没人给你做。

题主要求的纯净的Windows,理论上微软是能裁剪出来的。但裁剪掉的功能必须加到应用软件里,并且要专门适配题主你的硬件,你觉得你会有钱让微软以及你所用的所有软件商都给你做这样的事情?先拿钱来吧。

你去掉了图标库和图形库,那么所有应用软件就必须自带图形库,我不相信题主你能说服软件商干这事情。

实际上精简的Windows不是没有,比如WinPE系统,这种系统就是Windows的精简版,问题是这个系统很多软件装不上,很多游戏用不了,只能用来做系统维护,题主你确定这是你要的?

Windows启动慢是因为加载的驱动越来越多,说到底是你装的东西太多,又因为有些软件设计上的不好的习惯,删除的时候卸载不干净,导致开机加载的驱动和服务越来越多(自己查,在注册表:HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetservices,这里,基本上都是几百项),所以开机才慢。你如果一方面希望你的机器能干各种各样的事情,另一方面又希望它能快点,你觉得你这个要求是不是太高了点?换SSD吧。

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