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操作系統是什么？

任何計算機系統都包含?個基本的程序集合，稱為操作系統(OS)。
籠統的說，操作系統包括：

• 內核（進程管理，內存管理，文件管理，驅動管理）
• 其他程序（如函數庫，shell程序等）

操作系統核心功能

在整個計算機軟硬件架構中，操作系統的定位是：?款純正的“搞管理”的軟件

對什么進行管理呢？

操作系統就是一款對計算機硬件和軟件進行管理的軟件。

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為什么需要操作系統（目的）？

我們知道，一個良好的秩序是需要管理的，有了良好的秩序，做事情才可以簡單而高效。以我們人類社會為例，每個國家都有政府，政府制定法律法規對人們進行管理，這是人類社會井然有序的關鍵，這是亙古不變的。

計算機的世界也是如此，操作系統就是“政府”，各個硬件軟件就是“人民”。

所以，操作系統通過管理好底層的軟硬件資源（手段），為用戶提供一個良好的執行環境（目的）。
這里用戶其實一般指的是程序員，普通用戶一般不會直接接觸操作系統，一般使用的是程序員開發出來的軟件。

【總結】

• 操作系統幫助用戶管理好下面的軟硬件資源
• 為用戶提供一個良好（穩定、高效、安全）的運行環境

操作系統究竟管理些什么呢？

1. 內存管理：內存分配、內存共享、內存保護、內存擴張等等
2. 驅動管理：對計算機硬件的驅動程序進行分類、更新、刪除等操作
3. 文件管理：文件存儲空間的管理、目錄管理、文件操作管理以及文件保護等等
4. 進程管理：其工作主要是進程的調度。

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操作系統的下層是什么？上層又是什么？

我們知道，操作系統是對硬件進行管理的，對硬件之間的數據讀取，刷新，數量等等進行管理分配。

那么，操作系統直接和底層硬件打交道嗎？
例如，如果操作系統要自己來讀取硬件的數據，那么只要改變了對硬件讀取數據的方式，那么操作系統的內核源代碼就需要進行重新編譯，也就是重啟操作系統，如此代價太高了。
因此，我們需要使用驅動程序，間接管理底層硬件，此時操作系統就只需關心何時讀取數據，而不用關心數據是如何讀取的了。

那操作系統的上層是什么呢？
第一個想到的一定是我們用戶了，他一定是我們計算機的頂層

但是，直接讓用戶使用操作系統安全嗎？
顯然是不安全的，操作系統中會有各種數據若是被用戶隨意修改，會出現嚴重的問題。
因此，操作系統不相信任何用戶！

為了保證自身數據安全，也為了保證給用戶提供服務，操作系統以接口的方式給用戶提供調用的入口，來獲取操作系統的內部數據。其實就是封裝起來了。

我們知道，Linux是用C語言實現的，所以系統調用是：操作系統提供的用C實現的，自己內部函數的調用

總之，所有訪問操作系統的行為，都只能通過系統調用完成

但是，讓所有用戶訪問操作系統都直接系統調用嗎？這樣對于像我們這樣的普通用戶的使用成本是不是太高了？
因為要使用系統調用前提條件是你得對系統有一定了解。所以在系統調用的上層又構建出了很多用戶操作接口，它包括lib（函數庫如libc、libc++等等，實際就是我們平時寫程序時調用的庫函數）、shell外殼以及部分指令。

完整結構如下：

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如何理解“管理”？——“先描述，再組織”

我們以大學的管理為例
在大學中：

• 最典型的管理者——校長
• 最典型的被管理者——學生

我們想想，你在學校見過校長嗎？亦或是說，所有的學生都見過校長嗎？
管理者和被管理者是不需要見面的！
那不需要見面，校長是如何管理好所有學生的呢？
其實，只要能夠得到被管理人的信息，就可以在未來進行管理決策。
管理的本質：通過對數據的管理，達到對人的管理

我們思考一下，做一件事情分為幾步？
實際上完成任何一件事都要經過兩個過程：

1. 決策：決定要不要做這件事或是如何做這件事
2. 執行：去做這件事情

校長管理學生，校長其實就是決策者。
那執行者是誰呢？
校長與被學生面都不見，那校長如何獲取對應學生信息呢？
通過輔導員（老師），輔導員就是執行者。

舉個例子，校長需要挑選3個學生代表學校參加算法大賽，于是校長喊來輔導員說：“給我挑出10個算法最優秀學生，把他們信息給我。”于是輔導員在校內舉辦了一場算法校賽，選拔出前10名的學生，將他們的信息交給了校長，校長拿到他們的信息后，挑出了3個人安排去參加算法大賽。

可以發現，管理者在不與被管理者見面的情況下，完成了管理。

校長如何管理學生數據？？？
成千上萬個學生，難道校長一個一個找嗎？
如果校長曾經是一個程序員，這可忍不了一點，他會定義一個學生類，這個類包含學生的所有屬性，如姓名、學號、電話、班級、專業、績點……。然后實例化出所有學生對象，然后用數據結構（以鏈表為例）將他們存儲起來，最后校長只需要將這個學生鏈表結構管理好就可以了！

#include<list>class student
{
public://……
private:char* name;int age;//……
};list<student> stu_data;

將對學生的管理操作轉化為了對鏈表的增刪查改！

再同步到計算機的世界，我們就好理解了：

• 管理者（決策者）——操作系統
• 執行者——驅動程序
• 被管理者——軟硬件資源

在操作系統中，管理任何對象，最終都可以轉化為對某種數據結構的增刪查改

前者定義類的過程就是描述，后者用數據結構建立模型的過程就是組織。

這里的組織又稱建模，計算機只能這么做！

管理的精髓總結為六個字：先描述，再組織

其實不僅僅對于操作系統做管理是如此，我們在計算機中管理數據也是同理的，比如我們之前寫的通訊錄，先定義一個聯系人類，類中包含聯系人的所有屬性，此行為是描述。之后我們用順序表對所有聯系人進行建模，此行為是組織。最后，我們管理聯系人就轉化為了對這個順序表的增刪查改。

在整個計算機世界中，都遵循“先描述，再組織”！

其實還不僅如此，在現實世界中也是這樣的。我們思考一下，人是怎樣辨別一個事情或者一個對象的？沒錯，都是通過屬性認識的，只要當屬性足夠多，這個屬性集合就是目標對象！

我的意思是，如果在理想情況下，我們可以列出一個對象的所有屬性，則在現實世界中，也遵循“先描述，再組織”！