終端(Terminal)是Unix/Linux世界里的一個(gè)基本的、重要的概念。但很多人并不了解終端的真正含義。

終端——人與機(jī)器交互的接口

人和機(jī)器是兩個(gè)相互獨(dú)立的實(shí)體。當(dāng)人使用機(jī)器時(shí)，必須借助某種接口(interface)才能與機(jī)器交流信息。臺(tái)式機(jī)的接口包括顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)等。CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、光驅(qū)、顯卡、網(wǎng)卡等其他硬件屬于主機(jī)(host)。Unix和Linux把這種使得人和機(jī)器可以交互的接口稱(chēng)為終端。

終端具有兩個(gè)基本功能：向主機(jī)輸入信息和向外部輸出信息。所以終端可以分為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。臺(tái)式機(jī)的輸入設(shè)備通常包括鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、麥克風(fēng)，輸出設(shè)備包括顯示器、揚(yáng)聲器等。

我們可以將上面的兩段內(nèi)容歸納為兩個(gè)公式：

臺(tái)式機(jī)的主機(jī)和終端在物理上是分開(kāi)的，筆記本電腦卻是一個(gè)整體，但我們?nèi)匀豢梢詫⒐P記本電腦的設(shè)備分為主機(jī)和終端。

人類(lèi)也可以有終端。人類(lèi)的終端，也就是人類(lèi)與外部世界進(jìn)行信息交流的接口。人類(lèi)終端的輸入設(shè)備包括感知器官，即眼睛、耳朵、嘴巴、鼻子等。輸出設(shè)備包括嘴巴(發(fā)出聲音)、四肢(改變外部世界)等。

綜上所述，終端是人與機(jī)器交互的接口。人通過(guò)自身終端的輸出設(shè)備(嘴巴或手)將信息傳遞給計(jì)算機(jī)終端的輸入設(shè)備(鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等)，后者將信息傳遞給計(jì)算機(jī)的主機(jī)。主機(jī)處理完信息后，將結(jié)果傳遞給計(jì)算機(jī)終端的輸出設(shè)備，后者將結(jié)果傳遞給人類(lèi)終端的輸入設(shè)備，最后到達(dá)人類(lèi)的大腦。

早期的終端

個(gè)人計(jì)算機(jī)是上世紀(jì)70年代末開(kāi)始出現(xiàn)的。在那之前，人們只能在公司或大學(xué)里使用大型機(jī)(mainframe)和小型機(jī)(minicomputer)。這些計(jì)算機(jī)非常昂貴，Unix創(chuàng)始人肯·湯普遜和丹尼斯·里奇使用的PDP-7小型機(jī)當(dāng)年的價(jià)格為72000美元，GE-45大型機(jī)價(jià)格高達(dá)1000萬(wàn)美元。

肯·湯普遜和丹尼斯·里奇想讓Unix成為一個(gè)多用戶(hù)系統(tǒng)。多用戶(hù)系統(tǒng)意味著要給每個(gè)用戶(hù)配置一個(gè)終端，每個(gè)用戶(hù)都要有一個(gè)顯示器、一個(gè)鍵盤(pán)。但當(dāng)時(shí)所有的計(jì)算機(jī)設(shè)備(包括顯示器)價(jià)格都非常昂貴，而且鍵盤(pán)和主機(jī)是集成在一起的，根本沒(méi)有獨(dú)立的鍵盤(pán)。

最后他們找到了一樣?xùn)|西，那就是ASR33電傳打字機(jī)。ASR是英文Automatic Send-Receive的首字母縮寫(xiě)。雖然電傳打字機(jī)的用途是在電報(bào)線路上收發(fā)電報(bào)，但是它也可以作為人與計(jì)算機(jī)的接口，而且價(jià)格低廉。ASR33打字機(jī)的鍵盤(pán)用來(lái)輸入信息，打印紙用來(lái)輸出信息。

所以他們把ASR33電傳打字機(jī)作為終端，很多個(gè)ASR33連接到同一個(gè)主機(jī)，每個(gè)用戶(hù)都可以在終端輸入用戶(hù)名和密碼登錄主機(jī)。這樣他們創(chuàng)造了計(jì)算機(jī)歷史上的第一個(gè)真正的多用戶(hù)系統(tǒng)Unix，而ASR33成為第一個(gè)Unix終端。

什么是終端服務(wù)器(Terminal Server)？

當(dāng)公司或大學(xué)的資金只能買(mǎi)一臺(tái)大型機(jī)或小型機(jī)時(shí)，所有的終端都直接連到這臺(tái)主機(jī)。隨著時(shí)間的推移，主機(jī)價(jià)格逐漸下降，這時(shí)一個(gè)機(jī)構(gòu)內(nèi)部有多個(gè)主機(jī)。如何才能讓每個(gè)終端都能連接到任何一個(gè)主機(jī)呢？在各個(gè)終端和主機(jī)之間牽一根線代價(jià)太大，而且線路容易搞混。這時(shí)候終端服務(wù)器就派上用場(chǎng)了。各個(gè)終端與終端服務(wù)器相連，各個(gè)主機(jī)也與終端服務(wù)器相連。當(dāng)終端啟動(dòng)時(shí)，終端服務(wù)器詢(xún)問(wèn)用戶(hù)要登錄哪個(gè)主機(jī)，用戶(hù)指定主機(jī)后，再輸入用戶(hù)名和密碼登錄相應(yīng)的主機(jī)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很像今天的家庭網(wǎng)絡(luò)，終端服務(wù)器相當(dāng)于路由器。

控制臺(tái)(Console)又是個(gè)什么東西？

通常終端都是通過(guò)線路連接到主機(jī)。有一個(gè)終端卻與眾不同，它與主機(jī)是一體的，不需要連線。這個(gè)特殊的終端就是console，中文名為控制臺(tái)。Console是用來(lái)管理主機(jī)的，只能給系統(tǒng)管理員使用，而且一個(gè)主機(jī)只有一個(gè)console。Console與一般終端在外表上沒(méi)什么區(qū)別，但在功能上卻大不相同，有些事情只能在console完成，而不能在終端完成。例如，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，錯(cuò)誤信息會(huì)顯示在Console的顯示器屏幕上，而不會(huì)顯示在一般的終端上。這是因?yàn)橄到y(tǒng)還沒(méi)有成功啟動(dòng)，用戶(hù)是不能在一般的終端登錄系統(tǒng)的。另外，當(dāng)主機(jī)需要維護(hù)或修復(fù)問(wèn)題時(shí)，Unix以單用戶(hù)模式啟動(dòng)(single-user mode)。在單用戶(hù)模式下，只有console才能連接到主機(jī)，其他終端沒(méi)有權(quán)限訪問(wèn)主機(jī)。

個(gè)人計(jì)算機(jī)上的顯示器和鍵盤(pán)既可以認(rèn)為是Console，也可以是一般的終端。當(dāng)你在管理系統(tǒng)時(shí)，它們是Console；當(dāng)你在做一般的工作時(shí)(瀏覽網(wǎng)頁(yè)、編輯office文檔等)，它們是終端。

現(xiàn)在，人們把console和Terminal看成是同義詞，在使用時(shí)往往不區(qū)分它們?cè)瓉?lái)的差別。這是因?yàn)樵?0年代中期以前，人們都是在公司或大學(xué)里通過(guò)終端訪問(wèn)Unix，有專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)管理員在console管理系統(tǒng)。而現(xiàn)在，人們可以擁有自己的Unix，在自己的電腦上使用Unix，這時(shí)候，console和終端是一體的，自己既是一般用戶(hù)，也是系統(tǒng)管理員。

終端模擬程序

現(xiàn)在我們知道終端屬于硬件。從前用戶(hù)坐在真實(shí)的終端前面輸入命令，現(xiàn)在輸入命令時(shí)不能使用真正的終端。因?yàn)楝F(xiàn)在真實(shí)的終端是圖形界面的終端?，F(xiàn)在，用戶(hù)要輸入命令必須使用終端模擬程序(Terminal Emulation Program)。終端模擬程序就是我們平常在Linux桌面環(huán)境中打開(kāi)的終端窗口(Terminal Window)，它是個(gè)虛擬終端，但主機(jī)會(huì)認(rèn)為它就是真正的終端。終端模擬程序也可以叫做終端模擬器(Terminal Emulator)。

如果你使用Unity或Gnome桌面，那么在終端里輸入命令man gnome-terminal，在gnome-terminal的手冊(cè)里你會(huì)看到對(duì)gnome-terminal的介紹。gnome-terminal是 一個(gè)終端模擬程序，它模擬的是xterm。xterm也是一個(gè)終端模擬程序，xterm模擬的是DEC公司制造的VT102終端。你會(huì)發(fā)現(xiàn)，終端模擬程序 不僅可以模擬真實(shí)的終端，也可以模擬其他的終端模擬程序。

終端模擬程序可以模擬任何終端，包括真實(shí)終端和虛擬終端。但實(shí)際上只有四種終端被作為模擬的對(duì)象。DEC公司1978年制造的VT100終端和xterm終端模擬程序是最常見(jiàn)的兩個(gè)模擬對(duì)象。另外兩個(gè)不太常見(jiàn)的模擬對(duì)象是DEC公司生產(chǎn)的VT220終端和用于IBM大型機(jī)的3270終端。

字符終端和圖形終端

字符終端(Character Terminal)也叫文本終端(Text Terminal)，是只能接收和輸出文本信息的終端。圖形終端(Graphics Terminal)不但可以接收和輸出文本信息，也可以輸出圖形圖像。DEC公司1978制造的型號(hào)為VT100的終端，由于設(shè)計(jì)非常良好，成為史上最流 行的字符終端，并且為其他字符終端設(shè)立了永久的標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，現(xiàn)在Linux系統(tǒng)上很多的終端模擬程序把DEC公司VT100系列終端作為模擬對(duì)象。圖形 終端有另外一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，那就是X Window，它是大多數(shù)Unix-like系統(tǒng)GUI界面的基礎(chǔ)。xterm是Unix世界里最著名的圖形終端模擬程序，現(xiàn)在你依然可以在Linux系 統(tǒng)上找到xterm這個(gè)程序。xterm模擬的圖形終端是Tektronix 4014。

終端窗口和虛擬控制臺(tái)(Terminal Window and Virtual Console)

實(shí)際上，終端模擬程序分為兩種。在上面提到的終端窗口是其中一種，另外一種是虛擬控制臺(tái)(Virtual Console)。在上世紀(jì)七八十年代，在公司和大學(xué)里，一般人們只可以使用一個(gè)終端。但有一些重量級(jí)人物可以使用很多個(gè)終端，因?yàn)樗麄冃枰谕粫r(shí)間內(nèi)使用主機(jī)做不同的事，所以在他們的辦公桌上會(huì)有四五個(gè)甚至六七個(gè)終端。

現(xiàn)在，我們不需要在桌上擺上這么多個(gè)終端。Unix允許用戶(hù)在自己電腦上使用多個(gè)終端，其中有一個(gè)是圖形終端，其他六個(gè)是字符終端。這七個(gè)終端使用同一個(gè)顯示器和鍵盤(pán)。如果我們需要從一個(gè)終端切換到另外一個(gè)終端，只需按一下快捷鍵。一般情況下當(dāng)我們啟動(dòng)Linux系統(tǒng)時(shí)，圖形界面自動(dòng)啟動(dòng)。但有一件事你可能不知道，實(shí)際上Linux會(huì)同時(shí)啟動(dòng)七個(gè)不同的終端模擬程序。這七個(gè)特殊的終端模擬程序叫做虛擬控制臺(tái)。

第一個(gè)到第六個(gè)虛擬控制臺(tái)是全屏的字符終端，第七個(gè)虛擬控制臺(tái)是圖形終端，用來(lái)運(yùn)行GUI程序。從圖形終端切換到字符終端，我們只需按快捷鍵CTRL+ALT+F1，或CTRL+ALT+F2…….CTRL+ALT+F6。要切換回圖形終端，只需按快捷鍵CTRL+ALT+F7。當(dāng)圖形終端崩潰時(shí)，我們可以按快捷鍵切換到這六個(gè)字符終端的其中一個(gè)，然后輸入命令修復(fù)問(wèn)題或重啟系統(tǒng)。

結(jié)語(yǔ)

Unix系統(tǒng)在誕生之初就被設(shè)計(jì)成一個(gè)單主機(jī)-多終端模式的多用戶(hù)系統(tǒng)?，F(xiàn)在我們?nèi)匀豢梢栽谧约杭抑薪M建一個(gè)”單主機(jī)-多終端”的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，也就是說(shuō)我們可以把一臺(tái)硬件強(qiáng)大的主機(jī)放在家中，主機(jī)安裝Linux系統(tǒng)，然后在各個(gè)房間部署一個(gè)顯示器、一個(gè)鍵盤(pán)鼠標(biāo)，這樣各個(gè)房間都有了自己的終端，各個(gè)終端連接到主機(jī)，供家人使用。實(shí)際上，我們可以在任何終端上通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登錄到世界任何地方的Unix主機(jī)，只要你有權(quán)限訪問(wèn)那臺(tái)Unix主機(jī)。比如我們可以購(gòu)買(mǎi)國(guó)外的VPS，然后在自己的Linux系統(tǒng)上打開(kāi)一個(gè)終端模擬程序，用SSH登錄VPS。

注意windows系統(tǒng)雖然號(hào)稱(chēng)是多任務(wù)多用戶(hù)系統(tǒng)，但windows對(duì)多用戶(hù)的定義是可以創(chuàng)建多個(gè)賬號(hào)。在windows系統(tǒng)上，同一時(shí)間只能登錄一個(gè)用戶(hù)賬號(hào)。Unix-like系統(tǒng)允許多個(gè)賬號(hào)同時(shí)登錄，是真正的多用戶(hù)系統(tǒng)。