Operating System-Kickoff：什么是操作系统&&操作系统的核心概念
2024-09-29 11:12:32
接下来会写一系列Operating System（操作系统）的文章，今天先开个头。本文主要内容：
- 什么是操作系统
- 操作系统的核心概念
- 程序=数据结构+算法
一、什么是操作系统
1.1 操作系统是对硬件的抽象（abstracion）
操作系统的重要功能之一就是隐藏硬件，且把硬件的功能用漂亮高度抽象的接口展露个应用程序。
OS在整个计算机系统中的位置如上图所示。
抽象是管理复杂度的核心理念，操作系统完成了对硬件的抽象，这使得我们程序员从各种五花八门的硬件中解脱出来，使用操作系统所提供的尤美接口进行应用程序的编程。现代人每天都在使用电脑，感觉操作系统是给人用的，其实错了，操作系统是给应用程序用的，不是给人用的。操作系统所做的抽象是给应用程序降低复杂度的。
1.2 操作系统是一个资源管理器
大量的应用程序同时在操作系统上运行，这些应用程序都需要操作不同的资源，I/O，CPU，Memory等等。如何给这些应用程序分配资源，分配策略是什么，如果资源同时被不同的应用程序操作，如何保证这些资源的完整性，等等，这些都是操作系统要解决的问题。
举几个例子：
- 谁将得到CPU资源，使用多久
- 内存保护：应用A不会使得应用B的数据丢失
二、操作系统的核心概念
文章开始说了操作系统是对硬件的抽象，所以操作系统的核心概念都是对具体物理硬件的抽象，当本系列博文的终点也是下面的几个内容。
2.1 进程（线程）
进程（线程）是操作系统对CPU的抽象
2.2 虚拟内存（地址空间）
虚拟内存是操作系统对物理内存的抽象
2.3 文件
文件是操作系统对物理磁盘的抽象
三、程序=数据结构+算法
程序=数据结构+算法这句话怎么理解，其实可以通过操作系统来理解。
3.1 数据结构
数据结构即抽象，在操作系统中因为抽象，应用程序只需要关注线程，进程，文件，而无需关注这些背后的实现，也不用担心这些背后实现有可能会变化。在平时的应用程序编程中，我们提倡面向接口编程，这个接口即数据结构，当然也是抽象。
还有种种现在的高级语言，比如Java，C#，是更加搞级别的抽象，其编程语法在某种程度来说便是数据结构。
3.2 算法
算法即策略，即折中和权衡，我们处在一个资源有限的世界，这个相对好理解。在操作系统中这个折中和权衡体现的淋漓尽致
- cpu有限：谁该得到CPU，得到后拿多久合适
- 内存有限：什么时候应该把数据放在内存中，什么时候应该移除
- 缓存有限：那些数据应该放入CPU的缓存中，一级还是三级，什么时候应该替换，该替换那些数据
- 。。。
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