一、为何要有操作系统

操作系统是用来协调、管理程序和硬件的程序，一般来说，计算机系统是一个复杂的系统，主要由多个处理器、主存、硬盘、键盘、鼠标、显示器、网络接口及其他输入设备组成，管理这些硬件是一个非常繁琐的工作，所以计算机安装了一套操作系统，如果应用程序员要掌握系统的所有细节，是一个巨大的工程，非常影响应用程序员的开发效率。

为了让程序员更好的考虑自己的应用软件的编写就可以了，应用软件可以直接使用操作系统提供的功能使用硬件 。

二、操作系统的位置

操作系统位于计算机硬件和软件之间，本质也是软件。

三、操作系统的功能

操作系统是由操作系统的内核（管理硬件资源）和系统调用（为应用程序提供系统调用接口）组成。

功能：

1、应用程序有了接口程序后，不用考虑如何操作硬件的细节，专心开发自己的应用程序即可。（比如计算机界面的C盘、D盘下的各种文件和文件夹，我们只用打开读或者写就好，不用关心计算机内部的运行状态）

2、当计算机要运行很多软件的时候，实际上是共享一套硬件，这个时候就会导致无序，操作系统的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，没有操作系统的概念，所有的程序的设计都是有纯粹的机器语言编写的，程序员需要申请时段，在时段内独享整个资源，即调试自己的程序，效率很低，造成很大的浪费。

第二代计算机（1955-1965）：晶体管和批处理系统，有了操作系统的概念，大型机开始出现，有了程序设计语言FORTRAN语言或汇编语言，可以把很多人的输入累积到一定数量后，然后计算机按顺序计算。

第三代计算机（1965-1980）：集成电路芯片和多道程序设计，出现了大型的科学计算机和商用计算机，也有了服务器的模型，计算机可以通过多道技术更加科学的管理同一个资源的调度问题，出现了Linux。

第四代计算机（1980-至今）：个人计算机

五、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。

现代计算机或者网络都是很多用户的，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，操作系统主要用来处理来自多个程序发起的多个共享资源的请求，简称多路复用。

多路复用有2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，第一个程序获取该资源使用结束后，在轮到第二个…第三个…

例如：只有一个CPU，多个程序要在CPU上运行，操作系统会把CPU分给第一个程序，运行一段时间后（系统算法说了算），再分配给下一个程序，以此类推。

2、空间上的复用：每个用户都获取了一个大的资源中的一小部分资源，从而减少了排队等待资源的时间。

例如：多个运行程序同时进入内存后，硬件层面提供保护机制将 内存分割开（操作系统控制），这比一个一个排队进入内存效率要高。

计算机基础之操作系统