【原创】操作系统(一)

#真·红心之王#

这几天一直在看《操作系统基础教程》（第五版） operation systems： A Systematic View Fifth Edition   老美William S. Davis写的，陈向群，译。
   
        首先要说一下，我是菜鸟。看这本书的目的：了解操作系统的底层机制，为windows编程打下基础，所以此贴多数观点、概念引用本书原句，算是我的读书笔记吧。希望大家多提意见。
   
        书还不错，和国内一般教程不太一样，主要是注重关键字的解释，语言准确、简洁。很好，容易理解。
   
        好了，废话不说，开始学习。（以下红色字代表所需要理解的关键字，蓝色字代表一般关键字）
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        操作系统对于我们来说很重要（废话），在没有操作系统的裸机上，我们将无法通过键盘键入字符；不能从屏幕看到反馈信息；甚至不能启动一个应用程序。所以我们在没有操作系统的情况下无法与计算机直接通信。
   
        操作系统:是一些存在于应用程序与硬件之间的系统程序的集合，是计算机硬件与软件之间的接口。所以一般软件都要在操作系统的控制下运行，一定要通过操作系统来使用硬件资源，同时需要遵守操作系统的所制定的规则。
   
        操作系统所提供的功能：处理器与外部设备之间的交换信息，接收并执行用户指令（装入程序、复制文件、创建目录等）。这些工作看起来很容易，但实现起来就不是那么容易。而且这些功能对所有应用程序都是通用，所以没有必要在每个程序中重复实现这些功能的代码。由于所有应用软件都是通过操作系统来使用硬件，也就使操作系统成了各种共享例程理想的储藏处。
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                                │  用  户  │
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                               │  应用程序  │
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                               │  操作系统  │
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                                ┌─────┐
                                │  硬  件  │
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        而从硬件层面来说，不同厂商所制造的计算机在外部设备和其他设备进行通信时，使用的规则是不同的。这就使得在一台机器上编写的程序在另一计算机上就无法运行。但如果两台不同计算机支持同一种操作系统，就可能运行相同的应用程序。对于应用程序来说，统一了控制硬件的操作系统无疑成为一个稳定的平台。
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#真·红心之王#

现代操作系统的组成
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                                 │ 用户接口 │
                                 │  shell   │
                                 └──┬──┘
                                       │
           ┌────────┬────┴────┬────────┐
     ┌──┴──┐    ┌──┴──┐      ┌──┴──┐    ┌──┴──┐
     │  设  备  │    │  文  件  │      │  内  存  │    │  处理器  │
     │  管  理  │    │  管  理  │      │  管  理  │    │  管  理  │
     └─────┘    └─────┘      └─────┘    └─────┘
        用户接口：又称shell，外壳程序，是用户及应用程序与操作系统进行通信，并且要求系统提供服务的工具。microsoft windows和linux X-windows都是图形界面很好的例子。
   
        文件管理，又称文件系统，由实现创建，删除，修改和按名存取文件的一系列程序组成。设备管理负责控制系统与外部设备（如键盘、显示器、打印机和辅助存储设备）之间的信息交换。
   
        内存管理负责管理计算机的主存资源（内存？），按照需要为应用程序分配数据交换空间，确保各个程序之间互不干扰。处理器管理负责有效地管理处理器的时间。
        
        操作系统的这些功能不是独立的，他们可以协同工作。例如读入一个文件，首先向shell发出命令来打开文件，然后文件系统接收文件名，并且找到文件在磁盘上的位置，设备管理使用这一位置，物理上读取文件，同时内存管理保证存储器中有足够的空间容纳该文件，而处理器管理负责支配处理器来完成I/O操作。
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        今天就写到这儿，有时间将继续写，文章很粗糙，请斑竹，高手指教。
        下一贴的内容是系统资源－硬件。

水星思路

William S. Davis？

唉，算了，这里有哪位比他高？

#真·红心之王#

楼上的什么意思！！

水星思路

……生气啦？

喂，不是想气你，It's just a joke. 别太认真了。

人家专家耶，我只是认为看过这些书之后做点总结应该是无懈可击了，应该就不需要高手指点了吧？

#真·红心之王#

你也喜欢计算机吗！

水星思路

是的，不然也不会旨在技术区活跃。

水星思路

啊……上面那个不要算作水贴吧……其实我一直想不明白的是操作系统和硬件之间究竟使用什么方法联系的，是汇编？那么C是如何实现对硬件的底层操作的呢？难道编译器把C程序编译成了汇编语言？不过我听说是机器语言，我的那本教材上也没讲明白。

キルア

的确不错……自从有了操作系统后就不用弄什么“机械指令”了= =||||||||

水星思路

怎么可能？如果仅仅是使用API的话C的可移植性又怎么说？再说了，Windows API难道不是C写的吗？那么API是如何操纵硬件的？DOS下还没有API这个概念吧？那么DOS下的C程序是如何操纵硬件的呢？操作系统使用什么编写的？C吗？如果是C，不依赖指定平台的C编写的操作系统是如何进行硬件的底层操作的？操作系统的核心本身是没法调用什么的。

这就是我想不明白的地方。有一个英国工程师用业余时间完全靠汇编编写了一个操作系统，还有图形界面，也就是说可以把汇编暂时看成是操纵硬件的最底层语言，那么硬件是如何理解汇编的？有什么方法让汇编转化为CPU指令吗？这个工作是由CPU完成吗？

唉，想不明白的太多了。不过说到那个英国人的操作系统，很有意思，人家一个人能用业余时间通过汇编编写一个图形化的操作系统，真不知道中科院那帮人成天都在想些什么。

#真·红心之王#

看来大家都很喜欢我的文章！！

水星思路

说实话，我连写文章的信心都没有。以前写的几篇连自己都看不上。

关于操作系统，我比较喜欢底层的东西，因为我想向这个方面发展。虽然我深知我的C++学得不怎么样……

哈哈这里谁能发一些计算机编程学习方法类的教程什么的吗？

好像不太现实^_^

Mullen

如果学过计算机组成原理和操作系统这些问题就全都明白了，我才学完计原，操统还没开始，所以只能自己理解者说。
操作系统，从最近写露出来的win2000源代码看，是c++写的。至于linux，c写的。其实什么语言不重要，因为这些语言编译后的东西都是一堆01（下学期还要学编译原理，课好多），硬件就是根据这些01控制的。至于说汇编，也最终就是换成01，只不过汇编换为01更简单，有毅力的话有张表人也能很快完成。01组成的是指令，cpu中的控制器根据指令执行。如果懂一些汇编的话，软件上的问题应该都能明白了。至于硬件，就是数字电路，核心还是cpu，cpu分运算器和控制器，控制器根据指令，让运算器运算并且将结果放到寄存器或者内存上，数字电路东的话还应该想象得出来。
其实开始学编成的时候没必要知道操作系统具体怎么回事，找一两种自己喜欢的语言（当然要能做简单的做窗口程序的，汇编太难纯C太过时就算了，c++应用广（Essentail C++入门；C++ Primer提高，不过太厚了，看不下去），vb/delphi简单，C#微软大力倡导，java没有平台限制都推荐），把语言简单明白了就能随便做点程序玩了。熟练了之后可以再研究窗口编程（最好找何自己选的语言对应的）、数据库、网络，这些都好找对应的中文教程。想做游戏的话学学dx（这个就没什么好中文教程了，最好的是微软的sdk中的帮助，e文）、opengl（上学期这课退了，参考书教程巨厚，学不下去，《OpenGL 编程权威指南（第三版）》 是好教程）。大概就这样吧。

水星思路

我先学VB，后来转到C++。现在还是在进行控制台编程，书是C++ Primer Plus中文版（和C++ Primer没有任何关系）。学习C++过早接触Windows API似乎不好。虽然我只学了一点，不过翻遍全书，似乎没有什么和硬件操纵有关的。唉，在更高级的书里吗？还是我没看懂？

#真·红心之王#

希望大家给我提些意见！！

水星思路

必须承认对于“例程”或者其他的一些概念于我是很难理解的，也正是因为这些概念才使我的编程学习受到重重阻碍。最好能对文章中的晦涩的高难度概念进行一下解释，或者举例子。

还有你不是说“以下红色字代表所需要理解的关键字，蓝色字代表一般关键字”吗？

henryand

最初由 #真·红心之王# 发布
希望大家给我提些意见！！

文章8错，就是灌水的多！