20210223计算机科学速成课40集（18-25）

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18. 操作系统：早期计算机一次只能运行一个程序，因此可以让计算机自动运行程序的程序出现了，就是operating systerm，OS具有操作硬件的特殊权限，可以运行和管理其他程序。操作系统充当软件和硬件之间的媒介，更具体地说，操作系统提供API来抽象硬件，叫“设备驱动程序device drivers”，程序员可以用标准化机制和输入/输出硬件交互。后来的操作系统具有多任务处理功能mutitasking，以减少因CPU与I/O硬件效率不同造成的cpu闲置。但是多任务的问题在于，每个程序都占用内存，即便暂时休眠的程序，依然在占用内存，解决办法是给每个程序提供专属的内存模块。但是又会带来新问题，在于同一程序，可能被存储在多个离散的内存模块中，解决办法是用虚拟内存向物理内存映射。这种机制使程序内存大小可以灵活增减，叫“动态内存分配”，对程序而言，内存看起来是连续的。
19. 内存&储存介质memory&storage：最早的储存介质是纸卡，读写慢，而且是一次性的。延迟存储器，同一时刻只能读取其中一位，所以又叫顺序存储器或循环存储器，而我们想要的是随机存取存储器，可以随时访问任何位置。磁芯存储器。磁带存储器。磁鼓存储器。磁盘存储器。软盘flopp disk。ssd。
20. 文件系统File&File Systerm:文件格式file format，程序员偶尔会发明新的文件格式，但最好用现成的标准，如JPEG、MP3。以WMA文件为例，文件开头是元数据，后面是一串代表不同时间声音振幅的数字。位图bitmap,BMP文件开头也是元数据metadata，有图片宽度、图片高度、颜色深度。所有文件，底层都是一串二进制数，为了知道文件是什么，文件格式至关重要。为了在存储介质上存多个文件，需要一个特殊文件，记录其他文件位置，这个特殊文件有很多名字，这里统称目录文件Directory File，这个文件常常存在最前端，方面查找，即位置0。目录文件里，存了所有其他文件名称，格式是“文件名.扩展名”，目录文件还存了文件元数据，比如创建时间、修改时间、文件所有者、能否读写。最重要的是，目录文件有文件的起始位置和长度，如果要添加、删除、修改文件名等，必须更新目录文件。为解决文件增减造成后续文件覆盖问题，现代存储器将存储空间划分成一块一块，导致有些“预留空间”方便改动，同时也方便管理，同时将文件拆分，保存在不同块里。删除文件是，只需要在目录文件里删除文件相关记录，让相应块空间变为可用，注意这并没有删除数据，只是删除了记录，所以数据还可以恢复。磁盘碎片是增加、删除、修改文件导致的，不可避免。事实上，文件可能存储在数百个块中，而且不是连续的，为了提高读取效率，需要进行磁盘整理defragmentation，即把数据来回移动，排列成正确的顺序。分层文件系统，即文件夹嵌套文件夹，在目录文件中，我们需要额外的元数据，来区分是文件还是目录文件。
21. 压缩compression：把数据占用空间压到最小。游程编码run-length encoding，适合经常出现相同值的文件。DFTBA：需要一个dictionary，存储代码和数据的对应关系。Huffman Tree霍夫曼树。游程编码和字典编码都可以实现无损压缩。有损压缩，删掉一些人类无法识别的信息，或者不重要的信息，比如电话中人的声音和实际声音不一样，压缩音频是为了让更多人同时打电话。和无压缩的WMA、FLAC相比，压缩文件MP3能小10倍多，省了许多储存空间。这种删掉人类无法感知的数据的编码方法，叫做“感知编码”perceptual coding。JPEG，我们善于看见尖锐对比，比如物体边缘，但是看不出颜色的细微变化，JPEG利用这一点把图像images分解成88像素块，然后删掉大量高频率空间数据。视频压缩MPEG-4是常见标准，可以比原文件小20倍到200倍。
22. 命令行界面Keyboards&Command Line Interfaces：命令行非常强大，无所不能。现在程序员依然用命令行去访问远端服务器。
23. 屏幕&2D图形显示Screens&2D Graphics：早期屏幕只用来显示中间状态，而不用于输出结果。用纸来打印结果。光栅扫描。由于早期屏幕像素占内存比较大，因此早期计算机不储存大量像素值，而是储存符号，8025符号最典型，总共2000个字符，为此计算机需要额外硬件来从内存读取字符，转换成光栅图形，这样才能显示在屏幕上，这个硬件叫做字符生成器，是第一代显卡。矢量图，由线段组成任何图形，而不是用像素，因此矢量图占空间更小。
24. 冷战和消费主义：
25. 个人计算机革命：