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真实记录编程学习的某一天,欢迎挑你感兴趣的翻一翻。

第1讲:计算机操作系统概述——为什么需要操作系统?

第1讲:计算机操作系统概述——为什么需要操作系统?

本栏目致力与让读者快速掌握计算机操作系统知识,采用通俗易懂的语言来对复杂的理论知识进行讲述,无论你是为了通过备考还是自学,都是一个不错的选择

课程顺序

第一阶段:建立世界观(★★★★★)

第二阶段:进程管理(★★★★★)

第三阶段:内存管理(★★★★★)

第四阶段:文件系统(★★★★)

第五阶段:设备管理(★★★)

第六阶段:系统调用

第一课:为什么会有操作系统?

先不要想什么进程、内存。

我们先问一个问题。


假如没有操作系统

假设你买了一台电脑。

里面只有:

  • CPU
  • 内存
  • 硬盘
  • 显卡
  • 键盘

没有Windows,没有Linux。

你按下开机键。

会发生什么?

答案:

什么都不会。

因为CPU根本不知道:

我现在应该干什么?

CPU其实特别"笨"。

它只会不停执行:

取指令 ↓ 执行 ↓ 下一条

CPU不会思考:

“打开QQ”

“打开微信”

“播放视频”

这些都是操作系统告诉它的。

所以:

CPU只负责计算。

操作系统负责管理。


那操作系统到底是什么?

一句官方定义:

操作系统(Operating System,OS)是管理计算机硬件和软件资源,并为用户和程序提供服务的系统软件。

翻译成人话:

操作系统就是

电脑的大管家。

例如:

你说:

我想打开微信。

真正发生的是:

你 ↓ 点击微信 ↓ Windows收到命令 ↓ Windows找到微信程序 ↓ 把微信加载进内存 ↓ 分配CPU时间 ↓ 申请显卡资源 ↓ 打开窗口 ↓ 你看到微信

整个过程都是Windows完成的。

CPU只是一直听Windows的话。

一个生活中的例子

把电脑想成一家餐厅。

餐厅里面有:

  • 一个厨师(CPU)
  • 一个冰箱(内存)
  • 一个仓库(硬盘)

如果没有老板:

厨师会一直站着:

“今天做什么?”

没人告诉他。

整个餐厅乱成一锅粥。

于是来了一个老板:

这个老板就是

操作系统。

老板负责:

安排厨师干活(CPU调度)

安排冰箱放什么(内存管理)

安排仓库存什么(文件管理)

安排服务员(设备管理)

所以:

操作系统不是干活的人。

而是

安排别人干活的人。


操作系统主要干四件事

这是以后全书最重要的一张图。

操作系统 │ ┌─────────────┼──────────────┐ │ │ │ CPU管理 内存管理 文件管理 │ 设备管理

也就是说:

整本教材其实就在讲四件事。


第一件:CPU管理(进程管理)

假设:

微信

QQ

浏览器

音乐

一起打开。

只有一个CPU。

CPU怎么办?

操作系统说:

先给微信运行10ms ↓ 再给QQ运行10ms ↓ 再给浏览器10ms ↓ 再回来微信

于是:

你觉得:

四个软件同时运行。

其实:

CPU一次只能运行一个。

这就是以后要学的:

进程管理。


第二件:内存管理

假设:

内存只有8GB。

微信:1GB QQ:1GB 浏览器:5GB Photoshop:4GB

怎么办?

操作系统负责:

1.谁先进内存。 2.谁先出去。 3.哪些数据放硬盘。 4.哪些留内存。

这就是:

内存管理。


第三件:文件管理

电脑里面:

D盘 照片 电影 Word PDF

为什么不会乱?

因为:

操作系统建立了:

目录 文件夹 路径

所以:

文件管理就是:

管理所有数据。


第四件:设备管理

电脑还有:

键盘 鼠标 打印机 U盘 显示器 网卡

这些设备谁来管理?

答案:

还是操作系统。

所以:

设备管理就是:

统一管理各种硬件设备。

四大特征(非常重要)

教材里还有四个经典特征,后面会反复出现。

① 并发(Concurrent)

电脑可以:

  • 微信聊天
  • 听歌
  • 下载电影
  • 打游戏

看起来一起运行。

实际上:

CPU在快速切换。

这就是:

并发。


② 共享(Sharing)

例如:

打印机只有一台。

QQ可以打印。

Word也可以打印。

大家共享同一个资源。

所以:

共享。


③ 虚拟(Virtual)

例如:

电脑只有8GB内存。

却能运行十几个软件。

为什么?

因为:

操作系统"骗"了程序。

让每个程序都觉得:

“内存都是我的。”

这就是:

虚拟。


④ 异步(Asynchronous)

程序运行速度不同。

有的快。

有的慢。

操作系统负责协调。

所以:

程序运行不是固定顺序。

这叫:

异步。


第一课总结(一定要记住)

只要记住下面这五句话,第一课就算学会了:

  1. CPU负责计算,不负责管理。
  2. 操作系统是硬件和用户之间的桥梁。
  3. 操作系统的核心任务是管理资源和提供服务。
  4. 操作系统主要管理四类资源:CPU、内存、文件、设备。
  5. 操作系统有四个基本特征:并发、共享、虚拟、异步。
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