再谈操作系统

⭐1. 什么是操作系统

先入为主，操作系统是一款管理软件

操作系统分为两部分

• 操作系统本身，主要做一些进程管理、内存管理、文件管理、驱动管理等工作，这种核心部分叫做内核
• 用户界面，计算机与用户进行交互的方式

2. 为什么要有操作系统

整个计算机是层状结构：

• 底层硬件是以冯诺依曼的组织结构用总线所连接起来

• 所以的硬件要与操作系统匹配使用，就需要有对应的驱动程序

  比如说，我们所使用的鼠标，当鼠标插入电脑的时候，可能需要等个一两秒，这个时间段，就是在加载鼠标所需的驱动程序

• 操作系统在这个中间，起到一个承上启下的作用

  有了操作系统，就能帮助用户管理好下面的软硬件资源，给用户提供一个良好（安全、稳定、高效）的运行环节。

  这里的用户，其实并不是指的广大普通用户，普通用户使用的各种软件，并不是真正意义上使用操作系统，这些软件都是程序员开发出来的。所以，要让程序员有一个良好的开发环境，才能在此基础上开发出各种优秀的软件。

• 不过，操作系统不相信任何用户（包括开发人员），但是为了给用户提供服务，所以以接口的方式给用户提供调用的入口，来获取内部的数据，这种方式就成为系统调用，所有访问操作系统的行为，就只能提供系统调用。

  银行信任用户吗？答案是不信任，运送货币时采用武装押运、无死角的监控、保险柜，这些要保证银行的安全

  但如果将银行全封闭，那怎么给用户提供存钱、取钱的服务呢？

  所以在柜台就开了一个很小的窗口，存取钱的时候通过柜台这个小窗口，来为用户提供服务

  对应操作系统也是一样，不信任用户，防止有用户恶意篡改数据，所以不会让用户直接访问里面的数据，但为了不妨碍为用户提供服务，所以提供了一些接口让用户来调用访问，这样既保证了操作系统的安全，也为用户提供了满足需求的服务

• 系统调用对应用户来说并不是那么容易，于是就有了shell外壳，操作系统提供给用户与操作系统交互的一种命令行接口。它是一个命令解释器，可以解释和执行用户输入的命令，并与操作系统进行通信（可以理解为媒婆）。

  除了shell，操作系统还有一些库，这些库就是对系统调用接口进行封装（C标准库、数学库、网咯库），更加方便于用户来调用

3. 操作系统如何管理

打个比方：

在一所大学里面，谁是管理者？毫无疑问——校长

那谁是被管理者？学生

但是每次都是校长对接我们学生吗？那可不是，大学四年说不定都见不到校长一两面

那我们连管理者都见不到，我们还能被管理起来，这可以说明管理者和被管理者不一定是需要见面的

那校长是如何不通过见面，还能管理到我们的呢？其实校长只需要拿到我们学生的数据就能知道了，例如学生的成绩、是否违法校纪校规、是否获得表彰什么的，就能了解到学生的各方面，从而对学生进行管理。有时候会组织访谈，坐在会议室里面聊聊天，但这是真正意义上的聊天吗？本质上还是通过聊天获取到数据：最近过的好不好、学习有没有什么困难、有没有什么意见等等，这些都是通过聊天获取到的信息

所以，管理者只要能够将信息管理起来，就能通过这些信息做出决策，从而达到对人的管理

管理者和被管理者不见面，那这么拿到数据呢？这个一般就是通过辅导员来拿到各专业学生的数据

这里的辅导员，属不属于管理者呢？管理者和被管理者的区别就是一个做决策、一个执行决策

而辅导员，只是执行校长的决策，更多做的是执行层面的事情，所以真正意义上并不是管理者

在这个体系中，校长就相当于操作系统、辅导员相当于驱动程序、学生相当于软硬件资源

操作系统通过获硬件的状态数据来进行管理，这些数据由驱动程序来收集，然后再交给操作系统

但是一个大学，学生成千上万，辅导员将数据汇总到校长，面对大量的数据，校长肯定是难以对这些数据进行分析的。

假设校长懂技术，现在就将学生的各项信息描述起来：学院、学号、姓名、性别、专业、成绩等等

struct student
{
	char faculty[];	//	院系
	char stu_num[];	//	学号
	char name[];	//	姓名
	char gender[];	//	性别
	char major[];	//	专业
	char garde[];	//	成绩
	struct sturdent* next;
};

那这样，就得到了一个描述学生信息的链表，从而管理好这个链表结构即可。如果要查找成绩最好的，只需要调用配套的统计成绩的方法。这就将学生的管理工作转变成了对链表的增删改查

那对于操作系统也是同理，管理任何软硬件资源对象，最终都可以转换成对某种数据结构的增删查改

校长虽然会处理这些数据，但是他也可以向辅导员发指令，比如说，某个学生违法校规，要开除，那这时候就可以和辅导员说，你哪个学生被开除了，然后再由辅导员去通知这个学生，校长只需要在这个链表中把这个学生的信息删除即可；如果新转来一个学生，辅导员把他的信息统计上来交给校长，然后校长往链表插入这个学生对象即可。

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以上这些过程，都是先描述对象，再组织，这贯穿于整个编程过程，C++/Java/Python这些高级语言，都是面向对象编程，要写一个学生信息管理系统，首先肯定是定义出一个类，然后再用某种数据结构将这些对象组织起来，只不过组织这个过程，这些语言大部分已经帮我们完成了，例如C++的stl。

通过这些再来总结一下：六个字——先描述，在组织

1. 管理者和被管理者不一定要交互
2. 要做出管理，只需拿到数据即可
3. 将数据进行描述，然后再组织起来（数据结构的增删查改）
4. 操作系统将一个一个的软硬件设备描述起来，每个设备都有对应的结构体，根据其属性采用某种数据结构组织，所以操作系统内注定存在大量的数据结构

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那本期的分享就到这里咯，如有不足欢迎指正，我们下期再见，如果还有下期的话