day2_操作系统
一、 为何要有操作系统
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现代的计算机系统主要是由一个或者多个处理器，主存，硬盘，键盘，鼠标，显示器，打印机，网络接口及其他输入输出设备组成。
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操作系统就是为用户程序提供一个更好、更简单、更清晰的计算机模型，并管理刚才提到的所有设备。
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程序员无法把所有的硬件操作细节都了解到，管理这些硬件并且加以优化使用是非常繁琐的工作，这个繁琐的工作就是操作系统来干的，有了他，程序员就从这些繁琐的工作中解脱了出来，只需要考虑自己的应用软件的编写就可以了，应用软件直接使用操作系统提供的功能来间接使用硬件。
二、 操作系统的位置
操作系统就是一个协调、管理和控制计算机硬件资源和软件资源的控制程序。
操作系统位于计算机硬件与应用软件之间，本质也是一个软件。操作系统由操作系统的内核（运行于内核态，管理硬件资源）以及系统调用（运行于用户态，为应用程序员写的应用程序提供系统调用接口）两部分组成，所以，单纯的说操作系统是运行于内核态的，是不准确的。
三、 操作系统的功能
操作系统应该分成两部分功能：
- 隐藏了丑陋的硬件调用接口，为应用程序员提供调用硬件资源的更好，更简单，更清晰的模型（系统调用接口）。应用程序员有了这些接口后，就不用再考虑操作硬件的细节，专心开发自己的应用程序即可。
- 将应用程序对硬件资源的竞态请求变得有序化，例如：很多应用软件其实是共享一套计算机硬件，比方说有可能有三个应用程序同时需要申请打印机来输出内容，那么a程序竞争到了打印机资源就打印，然后可能是b竞争到打印机资源，也可能是c，这就导致了无序，打印机可能打印一段a的内容然后又去打印c...,操作系统的一个功能就是将这种无序变得有序。
四、 操作系统的发展
第一代计算机（1940~1955）：真空管和穿孔卡片
特点：没有操作系统的概念 所有的程序设计都是直接操控硬件
优点：程序员在申请的时间段内独享整个资源，可以即时地调试自己的程序（有bug可以立刻处理）
缺点：浪费计算机资源，一个时间段内只有一个人用。
第二代计算机（1955~1965）：晶体管和批处理系统
由于当时的计算机非常昂贵，自认很自然的想办法较少机时的浪费。通常采用的方法就是批处理系统。
优点：批处理，节省了机时
缺点：
1.整个流程需要人参与控制，将磁带搬来搬去（中间俩小人）
2.计算的过程仍然是顺序计算-》串行
3.程序员原来独享一段时间的计算机，现在必须被统一规划到一批作业中，等待结果和重新调试的过程都需要等同批次的其他程序都运作完才可以（这极大的影响了程序的开发效率，无法及时调试程序）
第三代计算机（1965~1980）：集成电路芯片和多道程序设计
分时操作系统：多个联机终端+多道技术
第三代计算机广泛采用了必须的保护硬件（程序之间的内存彼此隔离）之后，分时系统才开始流行
第三代计算机的操作系统广泛应用了第二代计算机的操作系统没有的关键技术：多道技术
出现Unix系统， 基于它衍生了很多其他的Unix版本，为了使程序能在任何版本的unix上运行，IEEE提出了一个unix标准，即posix（可移植的操作系统接口Portable Operating System Interface）
第四代计算机（1980~至今）：个人计算机
五、 多道技术
处理来自多个程序发起的多个（多个即多路）共享（共享即复用）资源的请求，简称多路复用（多道技术）。
多道技术中的多道指的是多个程序，多道技术的实现是为了解决多个程序竞争或者说共享同一个资源（比如cpu）的有序调度问题，解决方式即多路复用，多路复用分为时间上的复用和空间上的复用。
空间上的复用：将内存分为几部分，每个部分放入一个程序，这样，同一时间内存中就有了多道程序。
时间上的复用：当一个程序在等待I/O时，另一个程序可以使用cpu，如果内存中可以同时存放足够多的作业，则cpu的利用率可以接近100%，类似于我们小学数学所学的统筹方法。
续：
机器语言（0 1 二进制）
优点：程序运行速度快
缺点：开发效率低
汇编语言 （用英文标签代替二进制）
优点：比机器语言好一点，操作系统里使用大量使用汇编语言 eg：关于进程的调度代码
缺点：开发效率低
高级语言（用人能读懂的（英文）字符）
优点：开发效率高
缺点：运行速度慢
总结：运行效率从高到低
开发效率从低到高
学习难度从难道易
