Linxu系列

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前言

在上篇博客中，我们介绍了冯诺依曼体系，，但是冯诺依曼体系结构出现的都是硬件设备，难道需要用户去操作、管理硬件设备吗？这显然是不现实的，所以在计算机的组成中，开发者给用户提供了一款软件——操作系统，来帮助用户管理软硬件资源，它具体是如何管理，又是怎么做到的呢，下面我们深入探讨一下。

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当然该有的流程是不能少的。

一、操作系统的概念

操作系统是计算机系统中最基本的软件, 对于设计者来说, 操作系统是资源的管理者, 对于普通终端用户来说是一个操作环境, 是执行各种操作的一个平台。主要功能是管理系统各个部件,给上层应用软件提供一个易于理解和编程的接口。

二、操作系统的工作原理

在深入讲解之前，我们首先要了解一下计算机系统架构：
从概述部分我们可以了解到，操作系统是一款帮助用户管理软硬件资源的软件，它就像一个图书管里员，底层硬件就像是书本，我们可以体会到，在我们的现实生活中，为了方便对书本进行存储、查找，我们往往会将图书进行分类，放在不同书架上，在这里驱动程序就相当于书架，当我们要查找图书是，只需找到对应的书架即可。所以为了方便操作系统对硬件进行管理，不同硬件都提供了对应的驱动程序，操作系统通过对驱动程序的调度完成对硬件资源的管理，而操作系统的目的是服务于用户，但是用户对操作系统的了解太少，操作系统内部资源又很重要，所以操作系统不相信用户，但是又要给用户提供服务（便于用户调用内部资源），该怎么办呢？对外提供服务的接口！！对于这点，可以类比银行在我们生活中的作用，银行是用来为大众提供存钱、取钱等一系列资金管理服务的，但是银行又不相信他的客户（存钱要过验钞机、取钱不让自己拿），但是又要提供相应的服务，所以它开设了许多服务窗口。操作系统对外提供的接口我们称之为------------------系统调用接口，所有想要访问操作系统的行为都只能通过系统调用来完成。到了这里一些厉害的程序员大佬，就将这些很基础的系统调用接口包装为库函数、shell外壳等用户调用接口，但是这依然不能满足普通用户的需求，又经过包装、开发产生了指令、软件等一些我们所熟知。

看到这里还不算完，但是我们可以进行一个小总结了
1、操作系统是什么？

• 操作系统是进行管理的软件！它管理着计算机的软硬件资源。

2、操作系统为什么管理？

• 操作系统通过管理好底层的软硬件资源，为用户提供一个良好（稳定、高效、安全）的执行环境。

那么操作系统是如何进行资源管理的呢？我们还以上面的方式给大家介绍。

三、操作系统对软硬件资源的管理

在我们现实生活中，是如何进行管理的呢？我们就以学校为例，来类比学习，在学校中，校长就是典型的管理者，而我们这些苦逼大学生，很显然是被管理者了，在我们的大学生涯中，很容易体会到，作为被管理者的我们，几乎见不到管理者（校长），校长在不见我们面的情况下是如何对我们进行管理的呢？对于这一点，校长只需要通过我们的数据（如：拿到我们的逃课次数、违纪次数、挂科次数、平时绩点），进行管理（判断是否开除等），那么管理者和被管理者，都不见面是如何拿到数据的呢？辅导员啊，它将我们的数据汇总后交给管理者，这时校长说“这个学生怎么违纪那么多次，开除吧”辅导员就可以通知你回家了。
在这个过程中，管理者又可以称为决策者，它只需根据数据下达指令即可，而辅导员可以称为执行者，他会更具管理者的指令执行对应的工作。
看到这里我们就可以得出管理的本质：是通过对数据的管理，达到对人的管理。
操作系统对软硬件资源的管理，也是通过对数据的管理进行的
接下来我们再通过一个故事，深入理解一些：
某天你学校要和其他学校进项一场计算机比赛，这时校长想要从各个班级挑选出，编程最好的几名同学进行培训，通知辅导员将各班成绩上报，于是校长得到了，一堆成绩单，难道要一个个看嘛？这时校长突然想到自己是一名程序员啊!于是他想设计一个结构体，来存储学生信息，该如何设计呢？虽然每个人的名字不同，但是他们都有名字、虽然成绩不同，但是都有成绩…于是他将学生身上共有的属性用一个类封装了起来，交给辅导员，辅导员就会让学生填写自己的信息，生成属于自己的对象。这个过程就是描述的过程。校长拿到这些结构体对象，将他们用链表穿起来，只需要一个排序就可以筛选出自己想要的结果，这时校长只需要对这个链表进行管理，就可以达到对学生的管理。这个过程就叫做组织。
看完这个故事再理解操作系统，就很简单了。操作系统，拿到硬件的数据进行管理，如何拿到的呢？驱动程序，驱动程序将硬件的各种属性数据，交给操作系统，操作系统将这些数据描述出来生成对应的对象，将这些结构体对象用容器链接起来，这时只需对容器进行管理，就可以达到对硬件的管理，而这个管理的过程----------先描述，再组织。

总结

在开发角度，操作系统对外会表现为一个整体，但是会暴露自己的部分接口，供上层开发使用，这部分由操作系统提供的接口，叫做系统调用。
系统调用在使用上，功能比较基础，对用户的要求相对也比较高，所以，有心的开发者可以对部分系统调用进行适度封装，从而形成库，有了库，就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开发。
至于操作系统使用什么方法描述、怎么链接等一些概念我会在下一篇进程篇给大家分享。