1.3操作系统简介

@为什么要有操作系统？

• 计算机硬件能够直接识别的语言是机器语言，是由1和0所组成的，其底层是电路的闭合与断开；
• 计算机硬件在出厂时，将硬件提供的功能封装为相对易读的指令集，指令集与硬件是唯一适配的，没有通用性，这极大地制约了计算机的易用性和普及程度；
• 在此背景下，操作系统定义了硬件功能的标准接口，硬件厂商通过自家的驱动程序，对这些标准接口进行具体实现；
• 程序员在为计算机硬件开发应用程序时，无需考虑具体硬件对标准接口的实现细节，而只需要通过统一标准的接口去调用硬件的功能，就能为不同硬件开发相同的应用程序了；
• 只要硬件搭载的是相同的操作系统，就能实现一套应用程序跑在不同的硬件上；
• 因此，操作系统诞生最原始的初衷，就是为了实现“不一样的硬件，一样的代码”，这使得计算机变得易于“操作”了；
• 随着应用程序的日渐丰富和复杂，位于应用和硬件中间层的操作系统，还承担着系统管理、资源调度、应用程序调度等诸多职责；

@系统管理

• 管理文件系统，实现共享、实现安全；
• 管理外部设备，例如电源、磁盘、网络等等；
• 管理用户和权限，使得多个用户可以安全地使用同一台设备，这对服务器尤其重要；

@资源调度

• 由于CPU、内存、外设、磁盘等资源，都是为众多应用程序所共享的，因此操作系统承担着资源调度之责，即：
• CPU执行时间片调度；
• 内存空间调度；
• 输入输出设备调度；
• 磁盘IO调度；

@应用程序调度

• 如今的操作系统都是支持多任务的，即用户可以一边写代码，一边听音乐，一边下载电影，一边运行服务程序，一边运行爬虫程序，等等，whatever you say！
• 具体到某一个应用程序，其内部又支持多进程、进程内又支持多线程；
• 因此任务管理、并发管理、以及其间的资源调度，都需要经由操作系统来实现；
• 这种管理和调度，既应该是自动的智能的，又应该支持用户自定义操作；

@著名操作系统

• Windows，图形用户界面的先驱（其实是抄袭施乐），盖茨实现了人人桌面都有一台电脑的梦想，用户量最大、应用程序最多；
• Mac，用户体验最好的个人电脑，美观、高效、易用，无论休闲、办公还是开发；
• Linux，开源的、以网络通信为出发点的操作系统，广泛用于服务器、嵌入式设备，经过定制的桌面版操作系统同样是很棒的PC机操作系统；开源、高效、安全、强大，越来越多地得到各国政府（包括中国政府）的大力支持；比较著名的定制版有Ubuntu、CentOS、RedHat、Debian、KaliLinux；国产的有红旗、在Ubuntu基础上优化过的Deepin等；安卓操作系统也使用的也是Linux内核；