操作系统能不能继续分两部分：硬件相关和硬件无关？并且让驱动只依赖硬件相关部分而不依赖操作系统？
当然，我们可以深入探讨一下将操作系统拆分成“硬件相关”和“硬件无关”两部分，并让驱动程序独立于整个操作系统，仅依赖于硬件相关部分的可行性与具体实现。
想象一下，我们把一个复杂的机器（操作系统）拆解成两套完全不同的设计图：一套是专门针对机器核心骨架和动力源（硬件相关部分），另一套则是管理机器整体运作流程和用户界面的上层指令集（硬件无关部分）。而驱动程序，就好比是连接特定工具（硬件设备）和机器骨架的适配器。
一、 传统的操作系统设计思路：紧密耦合
在传统的操作系统设计中，硬件相关和硬件无关的部分是高度耦合的。
硬件相关部分： 这通常包括了对CPU的调度、内存管理、中断处理、I/O端口的直接访问等核心功能。操作系统内核（Kernel）是这部分的核心，它直接与硬件打交道，管理着最底层的资源。
硬件无关部分： 这部分则包含了文件系统、网络协议栈、用户界面、应用程序接口（API）等等。这些功能的目标是提供一个统一、稳定的编程环境给应用程序，而不管底层硬件如何变化。
驱动程序： 驱动程序就像是一个翻译官，负责将操作系统内核发出的通用指令翻译成特定硬件能理解的语言，并将硬件返回的信息再翻译给内核。在传统模式下，驱动程序通常是作为内核模块的一部分，或者与内核紧密集成，它们需要理解内核提供的许多接口和数据结构。
这种紧密耦合的模式带来了什么问题？
1. 移植性差： 当我们要将操作系统移植到新的硬件平台时，几乎整个内核都需要重写或进行大量的修改。因为硬件相关部分的逻辑已经深深地嵌入到内核的各个角落。
2. 驱动开发复杂： 驱动开发者需要对操作系统的内部细节有深入的了解，包括内核的API、数据结构、同步机制等。这增加了驱动开发的难度和学习成本。
3. 维护困难： 硬件的更新换代意味着操作系统的硬件相关部分也需要随之更新，这可能牵一发而动全身，使得维护变得复杂且耗时。
4. 安全性与稳定性隐患： 内核中的驱动程序通常运行在特权模式下，一个有bug的驱动程序可能导致整个系统崩溃，甚至带来安全漏洞。
二、 理想化的拆分：硬件相关与硬件无关的“防火墙”
现在，我们设想一个更具模块化和解耦的设计思路：
1. 核心层：纯粹的硬件抽象层（HAL Hardware Abstraction Layer）
这部分是硬件相关的集合。它的主要职责是：
低级硬件访问： 直接操作CPU寄存器、内存映射的I/O端口、中断控制器、DMA控制器等。
硬件初始化： 完成CPU、内存、总线等基础硬件的启动和配置。
中断处理（初级）： 接收硬件发出的中断信号，并将其分发给更上层的处理程序。
基本设备访问接口： 提供最底层的、针对具体硬件设备的读写操作接口，比如“读端口0x3F8”、“写内存地址0xFF000000”。这些接口非常原始，不包含任何逻辑。
关键点：
高度平台特定： HAL的代码是完全针对特定CPU架构和主板芯片组编写的，比如x86的HAL会和ARM的HAL截然不同。
极度精简： HAL不包含任何文件系统、网络、用户界面等高级功能。它只负责让硬件“动起来”，并且提供最基础的通信能力。
“虚拟机”式的接口： HAL可以被看作是一个为操作系统“软件”提供的一个微型、低级的硬件仿真层。
2. 独立驱动层：只依赖 HAL 的“翻译官”
驱动程序的作用是承接 HAL 提供的原始硬件接口，并将其“翻译”成操作系统或应用程序能够理解的、更高级的、功能性的接口。
驱动程序的核心职责：
设备初始化与配置： 在HAL提供的基础之上，进一步配置和初始化具体的硬件设备（例如，设置显卡的寄存器、配置网卡的MAC地址）。
中断处理（高级）： 接收HAL分发过来的中断，并根据中断类型执行相应的处理逻辑，比如处理网卡接收到的数据包。
数据缓冲与队列管理： 为设备的输入输出数据提供缓冲区，管理数据传输的队列。
提供统一的设备接口： 将特定硬件的操作抽象成通用的API，例如，一个硬盘驱动会提供`read_block(lba, buffer)`接口，而不管底层使用的是SATA还是NVMe。
与操作系统内核（或其抽象层）的交互： 将设备的状态和数据传递给操作系统的更高层，并响应上层的指令。
关键点：
只依赖于 HAL： 这是最核心的区别。驱动程序不再需要直接调用操作系统内核的函数，也不需要理解内核的调度、内存管理等细节。它只需要一套稳定的、由HAL提供的、用于访问和控制硬件的接口。
与操作系统解耦： 理论上，只要HAL提供的接口一致，同一个驱动程序就可以在不同的操作系统上运行，只要该操作系统也实现了相同的HAL接口。
模块化设计： 每个驱动程序都可以独立开发、编译、部署和卸载，就像是独立的软件插件。
3. 操作系统核心（OS Kernel Hardware Independent Part）
这部分包含了所有硬件无关的功能，例如：
进程/线程管理： 创建、调度和管理执行的实体。
内存管理（高级）： 虚拟内存、分页、内存分配等。
文件系统： 管理存储设备上的数据结构和访问。
网络协议栈： 实现TCP/IP等网络通信协议。
应用程序接口（API）： 为用户程序提供统一的编程接口。
设备模型（抽象）： 定义了一套标准的设备类型和操作，并负责将来自驱动程序的“具体”设备信息映射到这些“抽象”设备模型上。例如，将一个具体的显卡驱动提供的“渲染”功能，映射到操作系统定义的“GraphicsDevice”抽象模型。
关键点：
与 HAL 的接口： OS Kernel 的最高层会与 HAL 提供的基本硬件访问接口进行交互，但这种交互是经过一层抽象的。例如，OS Kernel 不会直接操作某个端口，而是会通过一个“设备管理器”或“总线驱动”来间接调用HAL提供的端口读写函数。
依赖于抽象设备模型： OS Kernel 依赖于驱动程序提供的“抽象设备接口”或“设备模型”，而不是直接与硬件打交道。
三、 如何实现这种拆分？
要实现这种理想化的拆分，我们需要引入一些关键的机制：
1. 定义明确的 HAL 接口规范：
需要一套标准化的接口定义，明确了HAL能够提供的所有底层硬件操作。这套规范就像是一份“硬件语言翻译手册”。
HAL规范会根据不同的硬件架构（如x86、ARM）有不同的具体实现，但接口的名称和功能定义是统一的。
举例：HAL会提供 `HAL_ReadPort8(port_address)`、`HAL_WritePort32(port_address, value)`、`HAL_RegisterInterruptHandler(vector, handler)` 等函数。
2. 驱动程序与 HAL 的绑定机制：
操作系统需要有一个“设备探测”和“驱动加载”机制。
当系统启动时，它会探测到硬件设备，然后根据设备的硬件ID（如PCI ID）去查找对应的驱动程序。
驱动程序在加载时，需要向系统“注册”自己能够支持的设备类型，并且在加载完成后，需要“申请”并“绑定”到HAL提供的、用于操作该设备的底层接口。
这种绑定可以是硬编码的（在驱动中直接指定要使用的HAL函数指针），也可以是通过一个中间层（如设备管理器）来动态查找和注入。
3. 操作系统内核的“设备模型”和“服务层”：
操作系统内核需要定义一套通用的“设备模型”，描述各种设备（如存储设备、网络设备、输入设备）应该具备的标准接口和数据结构。
当一个驱动程序被加载后，它需要将它所控制的硬件，根据其功能，映射到操作系统内核定义的某个“设备模型”下，并实现该模型提供的所有接口。
例如，一个网卡驱动会将接收到的数据包，通过HAL读取到内存，然后将这些数据包按照网络协议栈的要求，传递给操作系统的网络层。
四、 这样的设计有什么优势？
1. 极高的移植性：
操作系统移植： 当要将操作系统移植到新的硬件平台时，只需要重新实现一套针对该平台的HAL层。只要HAL接口规范不变，原有的、与HAL无关的操作系统内核和大量的驱动程序都可以复用。
驱动程序移植： 理论上，只要HAL接口规范一致，一个为某个平台编写的驱动程序，可以在任何实现了该HAL规范的操作系统上运行。
2. 驱动开发的独立性与简化：
驱动开发者可以专注于设备本身的驱动逻辑，而无需关心操作系统内核的内部实现细节。他们只需要遵循HAL接口规范和操作系统定义的设备模型。
驱动程序可以像独立的库一样进行开发、测试和部署。
3. 更好的可维护性与灵活性：
可以更方便地更新、替换甚至热插拔（如果硬件和操作系统支持）驱动程序，而无需重启整个操作系统。
针对特定硬件优化的驱动程序可以更容易地开发和集成。
4. 潜在的安全与稳定性提升：
通过严格定义HAL接口，可以限制驱动程序直接访问内核的敏感区域，提高系统的安全性。
如果驱动程序设计良好，一个驱动的崩溃不太可能导致整个系统崩溃，因为其与操作系统核心的依赖被大幅度削弱。
五、 挑战与可行性分析
这种设计并非没有挑战：
HAL接口的全面性与稳定性： 设计一套足够全面、稳定且能够覆盖各种硬件需求的HAL接口规范是一项艰巨的任务。一旦HAL接口发生重大变化，将直接影响到所有驱动程序和操作系统本身。
性能开销： 引入一层抽象（HAL）可能会带来一定的性能开销，尤其是在需要极高性能的场景下（如实时操作系统）。
复杂性转移： 问题的复杂性并没有消失，而是从操作系统内核转移到了HAL接口的设计和驱动与HAL的适配上。
生态系统支持： 推广这样的设计需要一个广泛的生态系统支持，包括硬件厂商配合提供符合HAL规范的固件和文档，以及操作系统厂商遵循并维护HAL规范。
举例说明：
想象一下，我们有一个新的硬件设备，比如一个高性能的网络适配器。
传统模式： 我们需要写一个网卡驱动，这个驱动需要理解Linux内核的网络栈是如何工作的，需要知道内核提供哪些API来注册一个网络接口，如何处理接收到的数据包放入内核的sk_buff结构等等。
拆分模式：
1. HAL层： 实现了PCI总线驱动，能够通过PCI配置空间读写网卡寄存器，能够设置网卡DMA区域。还实现了中断处理，能够将网卡中断路由到一个特定的中断处理函数。
2. 驱动程序： 编写一个网卡驱动。它会通过HAL提供的PCI接口读写网卡的控制寄存器，设置网卡的MAC地址，配置DMA传输的起始地址和长度。它会向HAL注册自己的中断处理函数，当网卡产生中断时，驱动程序的中断处理函数会被调用，它会通过HAL读取DMA缓冲区中的数据包，然后将这些数据包封装成一个操作系统的“网络包”对象（这是一个由操作系统定义的数据结构，但驱动只需要知道如何填充它，而不是它的具体内存管理细节），传递给操作系统内核的网络栈。
3. 操作系统内核： 提供一套网络栈API和数据结构。当驱动程序将数据包传递给内核时，内核能够接收并处理。当应用程序要发送数据包时，内核会将数据包交给网卡驱动，驱动再通过HAL将数据写入网卡的DMA缓冲区。
在这种模式下，即使Linux内核或Windows内核有了新的网络栈实现，只要它们都遵循了相同的HAL接口，并且提供了操作网卡所需的基本抽象模型，同一个网卡驱动就有可能在两者之间复用。
结论：
将操作系统拆分为“硬件相关”的HAL层和“硬件无关”的操作系统核心，并让驱动程序仅依赖于HAL层，这是一种非常有吸引力且能够带来巨大优势的模块化设计思路。它能够极大地提升操作系统的移植性、驱动开发的灵活性和系统的可维护性。尽管在实现过程中会面临不少挑战，但其潜在的收益，尤其是在面对日新月异的硬件发展时，使得这种设计方向值得深入探索和实践。一些现代操作系统（如一些嵌入式RTOS、微内核操作系统）已经在一定程度上实现了类似的解耦思想。
想象一下，我们把一个复杂的机器（操作系统）拆解成两套完全不同的设计图：一套是专门针对机器核心骨架和动力源（硬件相关部分），另一套则是管理机器整体运作流程和用户界面的上层指令集（硬件无关部分）。而驱动程序，就好比是连接特定工具（硬件设备）和机器骨架的适配器。
一、 传统的操作系统设计思路：紧密耦合
在传统的操作系统设计中，硬件相关和硬件无关的部分是高度耦合的。
硬件相关部分： 这通常包括了对CPU的调度、内存管理、中断处理、I/O端口的直接访问等核心功能。操作系统内核（Kernel）是这部分的核心，它直接与硬件打交道，管理着最底层的资源。
硬件无关部分： 这部分则包含了文件系统、网络协议栈、用户界面、应用程序接口（API）等等。这些功能的目标是提供一个统一、稳定的编程环境给应用程序，而不管底层硬件如何变化。
驱动程序： 驱动程序就像是一个翻译官，负责将操作系统内核发出的通用指令翻译成特定硬件能理解的语言，并将硬件返回的信息再翻译给内核。在传统模式下，驱动程序通常是作为内核模块的一部分，或者与内核紧密集成，它们需要理解内核提供的许多接口和数据结构。
这种紧密耦合的模式带来了什么问题？
1. 移植性差： 当我们要将操作系统移植到新的硬件平台时，几乎整个内核都需要重写或进行大量的修改。因为硬件相关部分的逻辑已经深深地嵌入到内核的各个角落。
2. 驱动开发复杂： 驱动开发者需要对操作系统的内部细节有深入的了解，包括内核的API、数据结构、同步机制等。这增加了驱动开发的难度和学习成本。
3. 维护困难： 硬件的更新换代意味着操作系统的硬件相关部分也需要随之更新，这可能牵一发而动全身，使得维护变得复杂且耗时。
4. 安全性与稳定性隐患： 内核中的驱动程序通常运行在特权模式下，一个有bug的驱动程序可能导致整个系统崩溃，甚至带来安全漏洞。
二、 理想化的拆分：硬件相关与硬件无关的“防火墙”
现在，我们设想一个更具模块化和解耦的设计思路：
1. 核心层：纯粹的硬件抽象层（HAL Hardware Abstraction Layer）
这部分是硬件相关的集合。它的主要职责是：
低级硬件访问： 直接操作CPU寄存器、内存映射的I/O端口、中断控制器、DMA控制器等。
硬件初始化： 完成CPU、内存、总线等基础硬件的启动和配置。
中断处理（初级）： 接收硬件发出的中断信号，并将其分发给更上层的处理程序。
基本设备访问接口： 提供最底层的、针对具体硬件设备的读写操作接口，比如“读端口0x3F8”、“写内存地址0xFF000000”。这些接口非常原始，不包含任何逻辑。
关键点：
高度平台特定： HAL的代码是完全针对特定CPU架构和主板芯片组编写的，比如x86的HAL会和ARM的HAL截然不同。
极度精简： HAL不包含任何文件系统、网络、用户界面等高级功能。它只负责让硬件“动起来”，并且提供最基础的通信能力。
“虚拟机”式的接口： HAL可以被看作是一个为操作系统“软件”提供的一个微型、低级的硬件仿真层。
2. 独立驱动层：只依赖 HAL 的“翻译官”
驱动程序的作用是承接 HAL 提供的原始硬件接口，并将其“翻译”成操作系统或应用程序能够理解的、更高级的、功能性的接口。
驱动程序的核心职责：
设备初始化与配置： 在HAL提供的基础之上，进一步配置和初始化具体的硬件设备（例如，设置显卡的寄存器、配置网卡的MAC地址）。
中断处理（高级）： 接收HAL分发过来的中断，并根据中断类型执行相应的处理逻辑，比如处理网卡接收到的数据包。
数据缓冲与队列管理： 为设备的输入输出数据提供缓冲区，管理数据传输的队列。
提供统一的设备接口： 将特定硬件的操作抽象成通用的API，例如，一个硬盘驱动会提供`read_block(lba, buffer)`接口，而不管底层使用的是SATA还是NVMe。
与操作系统内核（或其抽象层）的交互： 将设备的状态和数据传递给操作系统的更高层，并响应上层的指令。
关键点：
只依赖于 HAL： 这是最核心的区别。驱动程序不再需要直接调用操作系统内核的函数，也不需要理解内核的调度、内存管理等细节。它只需要一套稳定的、由HAL提供的、用于访问和控制硬件的接口。
与操作系统解耦： 理论上，只要HAL提供的接口一致，同一个驱动程序就可以在不同的操作系统上运行，只要该操作系统也实现了相同的HAL接口。
模块化设计： 每个驱动程序都可以独立开发、编译、部署和卸载，就像是独立的软件插件。
3. 操作系统核心（OS Kernel Hardware Independent Part）
这部分包含了所有硬件无关的功能，例如：
进程/线程管理： 创建、调度和管理执行的实体。
内存管理（高级）： 虚拟内存、分页、内存分配等。
文件系统： 管理存储设备上的数据结构和访问。
网络协议栈： 实现TCP/IP等网络通信协议。
应用程序接口（API）： 为用户程序提供统一的编程接口。
设备模型（抽象）： 定义了一套标准的设备类型和操作，并负责将来自驱动程序的“具体”设备信息映射到这些“抽象”设备模型上。例如，将一个具体的显卡驱动提供的“渲染”功能，映射到操作系统定义的“GraphicsDevice”抽象模型。
关键点：
与 HAL 的接口： OS Kernel 的最高层会与 HAL 提供的基本硬件访问接口进行交互，但这种交互是经过一层抽象的。例如，OS Kernel 不会直接操作某个端口，而是会通过一个“设备管理器”或“总线驱动”来间接调用HAL提供的端口读写函数。
依赖于抽象设备模型： OS Kernel 依赖于驱动程序提供的“抽象设备接口”或“设备模型”，而不是直接与硬件打交道。
三、 如何实现这种拆分？
要实现这种理想化的拆分，我们需要引入一些关键的机制：
1. 定义明确的 HAL 接口规范：
需要一套标准化的接口定义，明确了HAL能够提供的所有底层硬件操作。这套规范就像是一份“硬件语言翻译手册”。
HAL规范会根据不同的硬件架构（如x86、ARM）有不同的具体实现，但接口的名称和功能定义是统一的。
举例：HAL会提供 `HAL_ReadPort8(port_address)`、`HAL_WritePort32(port_address, value)`、`HAL_RegisterInterruptHandler(vector, handler)` 等函数。
2. 驱动程序与 HAL 的绑定机制：
操作系统需要有一个“设备探测”和“驱动加载”机制。
当系统启动时，它会探测到硬件设备，然后根据设备的硬件ID（如PCI ID）去查找对应的驱动程序。
驱动程序在加载时，需要向系统“注册”自己能够支持的设备类型，并且在加载完成后，需要“申请”并“绑定”到HAL提供的、用于操作该设备的底层接口。
这种绑定可以是硬编码的（在驱动中直接指定要使用的HAL函数指针），也可以是通过一个中间层（如设备管理器）来动态查找和注入。
3. 操作系统内核的“设备模型”和“服务层”：
操作系统内核需要定义一套通用的“设备模型”，描述各种设备（如存储设备、网络设备、输入设备）应该具备的标准接口和数据结构。
当一个驱动程序被加载后，它需要将它所控制的硬件，根据其功能，映射到操作系统内核定义的某个“设备模型”下，并实现该模型提供的所有接口。
例如，一个网卡驱动会将接收到的数据包，通过HAL读取到内存，然后将这些数据包按照网络协议栈的要求，传递给操作系统的网络层。
四、 这样的设计有什么优势？
1. 极高的移植性：
操作系统移植： 当要将操作系统移植到新的硬件平台时，只需要重新实现一套针对该平台的HAL层。只要HAL接口规范不变，原有的、与HAL无关的操作系统内核和大量的驱动程序都可以复用。
驱动程序移植： 理论上，只要HAL接口规范一致，一个为某个平台编写的驱动程序，可以在任何实现了该HAL规范的操作系统上运行。
2. 驱动开发的独立性与简化：
驱动开发者可以专注于设备本身的驱动逻辑，而无需关心操作系统内核的内部实现细节。他们只需要遵循HAL接口规范和操作系统定义的设备模型。
驱动程序可以像独立的库一样进行开发、测试和部署。
3. 更好的可维护性与灵活性：
可以更方便地更新、替换甚至热插拔（如果硬件和操作系统支持）驱动程序，而无需重启整个操作系统。
针对特定硬件优化的驱动程序可以更容易地开发和集成。
4. 潜在的安全与稳定性提升：
通过严格定义HAL接口，可以限制驱动程序直接访问内核的敏感区域，提高系统的安全性。
如果驱动程序设计良好，一个驱动的崩溃不太可能导致整个系统崩溃，因为其与操作系统核心的依赖被大幅度削弱。
五、 挑战与可行性分析
这种设计并非没有挑战：
HAL接口的全面性与稳定性： 设计一套足够全面、稳定且能够覆盖各种硬件需求的HAL接口规范是一项艰巨的任务。一旦HAL接口发生重大变化，将直接影响到所有驱动程序和操作系统本身。
性能开销： 引入一层抽象（HAL）可能会带来一定的性能开销，尤其是在需要极高性能的场景下（如实时操作系统）。
复杂性转移： 问题的复杂性并没有消失，而是从操作系统内核转移到了HAL接口的设计和驱动与HAL的适配上。
生态系统支持： 推广这样的设计需要一个广泛的生态系统支持，包括硬件厂商配合提供符合HAL规范的固件和文档，以及操作系统厂商遵循并维护HAL规范。
举例说明：
想象一下，我们有一个新的硬件设备，比如一个高性能的网络适配器。
传统模式： 我们需要写一个网卡驱动，这个驱动需要理解Linux内核的网络栈是如何工作的，需要知道内核提供哪些API来注册一个网络接口，如何处理接收到的数据包放入内核的sk_buff结构等等。
拆分模式：
1. HAL层： 实现了PCI总线驱动，能够通过PCI配置空间读写网卡寄存器，能够设置网卡DMA区域。还实现了中断处理，能够将网卡中断路由到一个特定的中断处理函数。
2. 驱动程序： 编写一个网卡驱动。它会通过HAL提供的PCI接口读写网卡的控制寄存器，设置网卡的MAC地址，配置DMA传输的起始地址和长度。它会向HAL注册自己的中断处理函数，当网卡产生中断时，驱动程序的中断处理函数会被调用，它会通过HAL读取DMA缓冲区中的数据包，然后将这些数据包封装成一个操作系统的“网络包”对象（这是一个由操作系统定义的数据结构，但驱动只需要知道如何填充它，而不是它的具体内存管理细节），传递给操作系统内核的网络栈。
3. 操作系统内核： 提供一套网络栈API和数据结构。当驱动程序将数据包传递给内核时，内核能够接收并处理。当应用程序要发送数据包时，内核会将数据包交给网卡驱动，驱动再通过HAL将数据写入网卡的DMA缓冲区。
在这种模式下，即使Linux内核或Windows内核有了新的网络栈实现，只要它们都遵循了相同的HAL接口，并且提供了操作网卡所需的基本抽象模型，同一个网卡驱动就有可能在两者之间复用。
结论：
将操作系统拆分为“硬件相关”的HAL层和“硬件无关”的操作系统核心，并让驱动程序仅依赖于HAL层，这是一种非常有吸引力且能够带来巨大优势的模块化设计思路。它能够极大地提升操作系统的移植性、驱动开发的灵活性和系统的可维护性。尽管在实现过程中会面临不少挑战，但其潜在的收益，尤其是在面对日新月异的硬件发展时，使得这种设计方向值得深入探索和实践。一些现代操作系统（如一些嵌入式RTOS、微内核操作系统）已经在一定程度上实现了类似的解耦思想。
网友意见
其实这就是一个非技术问题。
先拆分成两种情况：
一种是同一种操作系统升级的情况：比如从WIN2000升级到WINXP，升级到WIN7，升级到WIN10.
任何一个设计的比较好的操作系统，都会有一个硬件抽象层（HAL），驱动几乎都不会直接操作硬件，所以如果HAL的变化不大，那么从WIN2000升级到WIN7，有一些驱动是可以正常工作的。
WIN10被人骂的比较多，一个原因是WIN10的HAL层变化太大，很多驱动都要重写，我写的一个东西，在WIN10 2004版本上工作的比较好，在WIN10 20H2上就有一些问题。
另外一种情况是期望不同操作系统使用同样代码的情况：比如希望Linux和Windows使用同一套二进制驱动。
技术方面的原因很简单，就是两个操作系统的HAL层完全不同（暂时不谈二进制文件格式的问题）。
那能不能设计成相同的？答案是不能，原因有很多：
1. 不同操作系统发展路线不一样，Linux是从学习UNIX的设计发展而来，Windows则是另外一个独立的设计（并且WIN2K和WIN9x也不是同一个发展路线），这就意味着他们的原始设计差异非常大。写代码的人都知道，对于一个庞大的架构来说，修改某一个模块很容易，但整个架构推倒重来，基本不可能，厂商没有那么多人力去做这件事（但也有人做了，后面会说）。
Linux里，一切皆文件的思路贯穿于内核设计，但Windows的核心设计不是文件，就这一个区别，会让驱动设计有巨大的差异。
2. 有一些设计，是存在专利保护的，换句话说，你想让两个不同的操作系统完全一样，对不起，这是违法的。Linux有很长一段时间不能光明正大的支持NTFS/exFAT，说到底还是这方面的风险。
既然费力又不讨好，那么厂商这么做的意义在哪？
当然，题主既然想到了，肯定有别人也能想到，而且也有人这么做了。
比如WSL1，这个就是微软搞出来的，兼容Linux的，但又不是Linux的内核，刚出来的时候一片叫好，结果呢，微软发现这玩意收益不到，到WSL2的时候，微软就不再独立开发兼容Linux的内核了，直接搞虚拟机多好，厂商也要考虑成本的。
在一些小众领域（嵌入式），这种情况特别普遍，VxWorks一直以来是嵌入式（工控、自动化、军工、航空航天）领域里使用率比较高的操作系统，这方面国内也有很多公司在做国产化，国产化的一个很重要指标就是：兼容VxWorks API甚至是二进制。
看到了吧，能做，有人做了，收益不高，负担太大。
所以，不是技术问题。
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