第一章-----操作系统导论

第一章—–操作系统导论

标签（空格分隔）： 操作系统之哲学原理

第一章操作系统导论
人造与神造

程序是如何运行的

什么是操作系统

魔术与管理
魔术家

管理者的角色

用户程序与操作系统

操作系统的范畴

为什么学习操作系统

人造与神造

仔细观察身边的事物，发现所有的东西可以分为两类

本来就存在于自然中，人类所做的事情不过就是发现

本来并不存在，人类做的就是发明

计算机学科就是一个人造学科

人造学科的四个特点

不精确，具有相对性

从对人类活动的观察导出

依赖于人的主观判断力

通常符合人的直觉

明白了计算机是人造事物，操作系统是一个人造系统，就可以按照人造事物的特点来学习

程序是如何运行的

从程序到微指令

首先是需要用高级语言进行编程，例如Java，C++(使用的编程语言称为高级编程语言）。但是计算机并不认识高级语言编写的程序，编好的程序需要进行编译变成计算机能够识别的机器语言程序，这就需要编译器和汇编器的帮助。其次，机器语言程序还要加载到内存，形成一个运动中的程序，进程。这就需要操作系统的帮助。进程需要在计算机芯片CPU上执行才算是真正的执行，而将进程调度到CPU上运行也是由操作系统完成。最后在CPU上执行的机器语言需要变成能够在一个个时钟脉冲里进行的基本操作，这需要指令集结构和计算机硬件的支持，而整个过程还需要操作系统提供的服务和程序语言提供的执行环境。

因此程序的运行至少需要四个因素

程序设计语言

编译系统

操作系统

指令集系统（计算机硬件系统）

什么是操作系统

操作系统是介于计算机和应用软件之间的一个软件系统

操作系统定义

- 操作系统是一个软件系统

- 操作系统使计算机变得好用

- 操作系统使计算机运作变得有序

操作系统的功能

- 替用户及其应用管理计算机上的软硬件资源

- 保证计算机资源的公平竞争和使用

- 防止对计算机资源的非法侵占和使用

- 保证操作系统自身正常运转

魔术与管理

操作系统充当两个角色：管理者和魔术家

魔术家

魔术家的目的是把差的东西变好，把少的东西变多，把复杂变简单。

例如编程，因为各种数据转移均需要用户自己控制，对不同的设备要用不同的命令来驱动，而对一般人来说是很难胜任的。但是操作系统将这些工作从用户中接过来，从而让用户觉得编程是一件很容易的事情。

管理者的角色

操作系统管理计算机上的软硬件资源

根据管理的资源不同，操作系统的具体功能如下

CPU管理，如何分配CPU给不同应用的用户

内存管理，如何分配内存给不同应用的用户

外存管理，如何分配外存（磁盘）给不同的用户

IO管理，如何分配输入输出设备给应用和用户

作为一切软硬件资源的管理者，还要保持自身的稳定和安全，因此在设计操作系统时还有包括如下两项

- 健壮性管理：如何确保操作系统自身的稳定性

- 安全性管理：如何防止非法操作和入侵

为了完成操作系统的上述功能，设计人员构思了很多的机制，这些机制的背后隐含的是人的哲学思维，因此本书就是讲述操作系统背后的哲学原理，并依据这些原理阐述操作系统是通过何种机制，何种方式完成的上述各种管理功能

用户程序与操作系统

操作系统上下分别是虚拟机器界面和物理机器界面。物理机器下面的是硬件，硬件与操作系统的关系是本书关注的重点

操作系统与应用程序的关系

简单说：操作系统为应用程序提供了一个虚拟器界面，而应用程序运行在这个界面之上。

终极解答：操作系统通过虚拟机器界面为用户程序提供各种服务，用户程序在运行过程中不断使用操作系统提供的服务来完成自己的任务

应用程序与操作系统的之间的调用关系：

用户程序在执行过程中调用操作系统的服务，操作系统为应用程序的调用返回一定的数据，这样看来应用程序是主程序，而操作系统是子程序。

系统启动之后最先启动的是操作系统，之后每自动一个应用程序都相当于是操作系统将控制转移给应用程序，而应用程序执行完后又将控制返回给操作系统。因此这样看来操作系统是主程序而应用程序是子程序。

说法不一，两种方式都是可以保留的，人造学科没有对错之分，只有好与坏。实际上，操作系统和应用程序之间是相互调用形成了一个非常复杂的动态关系，了解并阐述这种复杂的动态关系就是本书的目的

操作系统的范畴

操作系统的功能再加上一个批处理，批处理提供一种无需人机交互的程序运行模式，主要目的是达到吞吐量最大化。

为什么学习操作系统

首先：操作系统的功能应用于很多的领域，开发并发程序：Web Service,分布式系统和网络

其次：操作系统的技巧也应用于很多的领域，如抽象，缓存和并发

最重要的是操作系统很有趣