一、为什么要有操作系统

　　现代的计算机系统主要是由一个或者多个处理器，主存、磁盘、硬盘、键盘、鼠标、先回去、打印机、网络接口及其他的输入输出设备组成。

　　一般而言，现代计算机系统是一个复杂的系统。如果每个应用程序员都必须掌握该系统的所有细节，那就不可能再编写代码类，会严重影响程序员的开发效率。

　　并且管理这些部件并加以优化使用，是一件极富挑战性的工作，于是，计算机安装类一层软件（系统软件），称为操作系统。它的任务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。

总结：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类出来，之需要考虑自己的应用软件的编写就可以类，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、什么是操作系统：

　　简单的来说，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。

　　操作系统分为两部分功能：①、隐藏类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，就不用再考虑操作系统硬件的细节，专心开发自己的应用程序即可。②、将应用程序对硬件资源的竟态请求变得有序化，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，这就导致类无序，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。

三、操作系统的发展史：

　　第一代计算机（1940~1955）：真空管和穿孔卡片（没有操作系统的概念，所有的程序设计都是直接操控硬件。每一个人独享该计算机一段时间，及用户A输入输出得到结果然后才是用户B，用户C。

　　第二代计算机（1955~1965）：晶体管和批处理系统（实现类批处理技术，即用户A、B、C等挨个输入，然后计算机批量处理结果，用户A、B、C得到结果）

　　第三代计算机（1965~1980）：集成电路芯片和多道程序设计（多道技术解决类多路复用，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，每个程序间的数据互不影响。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。空间上的复用最大的问题是：程序之间的内存必须分割，这种分割需要在硬件层面实现，由操作系统控制。如果内存彼此不分割，则一个程序可以访问另外一个程序的内存，会对程序的安全性及稳定性产生影响。

　　第四代计算机（1980~至今）：个人计算机，实现了分时系统，一个系统，可以用多个终端同时登录。

总结：

操作系统的作用1、为应用程序提供如何使用硬件资源的抽象：例如：操作系统提供了文件这个抽象概念，对文件的操作就是对磁盘的操作，有了文件我们无需再去考虑关于磁盘的读写控制。注意：操作系统提供给应用程序的该抽象是简单、清晰、优雅的。为啥要提供抽象呢？硬件厂商需要为操作系统提供自己硬件的驱动程序（设备驱动，这也是为何我们要使用声卡，就必须安装声卡驱动。。。），厂商为了节省成本或者兼容旧的硬件，他们的驱动程序是复杂且丑陋的。操作系统就是为了隐藏这些丑陋的信息，从而为用户提供更好的接口。2、管理硬件资源：现代的操作系统运行同时多道程序，操作系统的任务是在相互竞争的程序之间有序的控制对处理器、存储器以及其他I/O接口设备的分配。

二、多路复用

　　现代计算机或者网络都是多用户的，多个用户不仅共享硬件，而且共享文件，数据库等信息，共享意味着冲突和无序。

操作系统主要用来1、记录哪个程序使用什么资源。2、对资源请求进行分配3、为不同的程序和用户调节互相冲突的资源请求。

我们可以将上述操作系统的功能总结为：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

多路复用的两种实现方式

1、时间上的复用：当一个资源在时间上复用时，不同的程序或用户轮流使用它，第一个程序获取资源使用结束后，在轮到第二个。。。第三个

例如：只有一个cpu，多个程序需要在该cpu上运行，操作系统先把cpu分给第一个程序，在这个程序运行的足够长的时间（时间长短由操作系统的算法说了算）或者遇到类I/O阻塞，操作系统则把cpu分配给下一个程序，以此类推，直到第一个程序重新被分配到了cpu然后再次运行，由于cpu的切换速度很快，给用户的感觉就是这些程序是同时运行的，或者说是并发的，或者说是伪并行的。至于资源如何实现时间复用，或者说谁应该是下一个要运行的程序，以及一个任务需要运行多长时间，这些都是操作系统的工作。

2、空间上的复用

每个客户都获取类一个大的资源中的一小部分资源，从而减少类等待资源的时间。

例如：多个运行的程序同时进入内存，硬件层面提供保护机制来确保各自的内存是分割开的，且由操作系统控制，这比一个程序独占内存一个一个排队进入内存效率要高的多。

操作系统简介