操作系统

一、上次的问题

为什么程序运行之前必须先加载到内存？

因为可执行程序（文件）是在硬盘（外设）上的，而CPU只能从内存当中获取数据，所以必须先将硬盘上的数据加载到内存，也就是必须先将程序加载到内存。

二、什么是操作系统(Operator System）

任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)。

简单来说操作系统就是管理软硬件资源的软件。

设计操作系统的目的

• 与硬件交互，管理所有的软硬件资源

• 为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境

三、操作系统上下层分别是什么

从我们普通人的视角来看只能看到计算机的硬件：鼠标、显示器、键盘、网卡等，这些硬件看似是互不相干的，但他们的底层是严格遵守冯诺依曼体系结构的。

但是，只有硬件是完全不行的，我们需要有一个软件对硬件进行管理。

这个软件就是我们称呼的操作系统(OS)。

但是操作系统是如何管理的呢，操作系统是直接面向这些硬件的吗？

答案是否定的，如果硬件由OS进行维护，那么成本就太高了。

例如，我们有两把键盘，一个87键，一个96键，如果我们目前使用的OS是对应87键的，当我们把键盘换成96键，那么多出来的几个键OS岂不是无法识别？岂不是需要修改OS的源码来适配这个键盘吗？

所以又出现了一个解决思路，驱动。

我们在OS和硬件之间又加了一层驱动，驱动主要就是去单独控制底层的各种硬件的。不同的驱动有不同的控制对象，例如键鼠有键鼠的驱动，网卡有网卡驱动。驱动才是直接与硬件进行打交道的。而驱动是各个硬件厂家提供的，可以对OS相关的模块进行开发，由此一来驱动适配不同的硬件。OS则可以高枕无忧，只需要关注什么时候读数据，而不用关心数据的读取过程了。

所以说操作系统到底在管理什么？

答案是

1. 内存管理：内存分配、内存共享、内存保护以及内存扩张等。

2. 驱动管理：对计算机设备驱动驱动程序的分类、更新、删除等操作。

3. 文件管理：文件存储空间的管理、目录管理、文件操作管理以及文件保护等等。

4. 进程管理：其工作主要是进程的调度。

操作系统再往上一层就是我们用户层了，如Windows系统下我们的图形化桌面。

但是为了避免普通人对操作系统进行某种不当的操作，又向用户层和操作系统层面加了一层，系统调用层。

这样可以极大的保证操作系统的安全性和保密性：操作系统暴露出来的系统调用，才是我们能做的，我们看不到的则是操作系统不想让我们看到的。

但是这些系统调用对我们普通用户来说使用成本又太高了(需要时间和精力去了解学习)，所以又在系统调用层面上构建出了一些库，如libc和libc++等。

实际上，语言上使用的各种库都是调用封装了系统调用的。

四、先描述，后组织

什么是先描述，后组织呢？

先描述，后组织是操作系统管理的精髓。

举个例子，一个学校的校长要挑出几个学生去参加比赛。校长是管理者，学生是被管理者。学校有这么多学生，校长总不可能一个一个去看吧，所以需要体育老师(执行者)对学生们进行测试，把学生的成绩归纳到一个表中，再由校长进行挑选。其中校长没有直接面对学生，而是通过学生的成绩来决定谁来参加比赛。这样的方式就是先描述后组织。

这个例子中校长就类似于操作系统，体育老师就类似于驱动，学生就类似于各种硬件外设，将学生成绩信息数据化的过程就是描述，将学生成绩通过链表、顺序表、树等数据结构关联起来就是组织。

总结：先将被管理者的某种信息数据化，再将它们用数据结构关联起来，这就是先描述后组织。

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