為何要有操作系統
程序員無法把所有的硬件操作細節都了解到，因為管理這些硬件并加以優化使用是非常繁瑣的工作，這個繁瑣的工作就是操作系統來干的，有了他，程序員就從這些繁瑣的工作中解脫出來，只需要考慮自己的應用軟件的編寫就可以了，應用軟件直接使用操作系統提供的功能來間接使用硬件
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操作系統的位置
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操作系統位于計算機硬件與應用軟件之間，本質也是一個軟件。操作系統由操作系統的內核（運行于內核態，管理硬件資源）以及系統調用（運行于用戶態，為應用程序員寫的應用程序提供系統調用接口）兩部接口成
操作系統的功能
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隱藏了丑陋的硬件調用接口，為應用程序員提供調用硬件資源更好，更簡單，更清晰的接口（系統調用接口）應用程序員有了這些接口后，就不用再考慮操作硬件的細節，專心開發自己的應用程序即可
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將應用程序對硬件資源的競態請求變的有序化（多路復用）
操作系統的發展
第一代（1940~1955）真空管和穿孔卡片
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特點：沒有操作系統的概念，所有的程序設計都由純粹的機器語言編寫
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工作過程：程序員在墻上的機時表預約一段時間，然后程序員拿著他的插件板到機房里，將自己的插件版接到計算機里，這幾個小時內他獨享整個計算機的資源，后面的一批人都得等著（2萬多個真空管經常有被燒壞的情況出現），后來出現了穿孔卡片，可以將程序寫在卡片上，然后讀入機而不用插件板
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優點：程序員在申請的時間段里獨享整個資源，即時調整自己的程序，有bug可以及時處理
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缺點：資源的浪費
第二代（1955~1965）晶體管和批處理系統
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特點：由專業操作人員運行的大型機，有了操作系統的概念：是人力與計算機結合的系統需要人參與。有了程序設計語言：接口TAN語言或者匯編語言，寫到紙上，然后穿孔打成卡片，在將卡片盒帶到輸入市，交給操作員等待輸出接口
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工作過程
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?第一代計算機的問題：接口多
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第二代如何解決第一代的問題：把一堆人的輸入攢成一大波輸入，然后順序極端，然后把一堆人的輸出攢成一大波的輸出
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優點：批處理，節省時間
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缺點：整個流程需要人參與 ，計算過程仍然是串行，程序員獨享一段時間，等待結果和重新接口的過程需要同批次的其他程序運作完才可以
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?第三代（1965~1980）集成電路芯片和多道程序設計
如何解決第二代計算機的問題1：
卡片被拿到機房后能夠很快的將接口從卡片讀入磁盤，于是任何時刻當一個作業結束時，操作系統就能將一個作業從磁帶讀出，裝進空出來的內存區域運行，這種技術叫做同時的外部設備聯機操作：SPOOLING，該技術同時用于輸出。當采用了這種技術后，就不在需要IBM1401機了，也不必將磁帶搬來搬去了（中間倆小人不再需要）
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?如何解決第二代計算機的問題2：
第三代計算機的操作系統廣泛應用了第二代計算機的操作系統沒有的關鍵技術：多道技術
多道技術中的多道指的是多個程序，多道技術的實現是為了解決多個程序競爭或者說共享同一個資源（比如cpu）的有序調度問題，解決方式即多路復用，多路復用分為時間上的復用和空間上的復用
?空間上的復用最大的問題是：程序直接的內存必須分割，這種分割在硬件層面實現，由操作系統控制實現。如果內存彼此不分割，則一個程序可以訪問另外一個程序的內存
?第三代計算機的操作系統仍然是批處理，許多程序員懷念第一代獨享的計算機，可以即時調試自己的程序。為了滿足程序員們很快可以得到響應，出現了分時操作系統
?如何解決第二代計算機的問題3：
分時操作系統
多個聯機終端+多道技術
第三代計算機廣泛采用了必須的保護硬件（程序之間的內存彼此隔離）之后，分時系統才開始流行
后來一位參加過MULTICS研制的貝爾實驗室計算機科學家Ken Thompson開發了一個簡易的，單用戶版本的MULTICS，這就是后來的UNIX系統?；谒苌撕芏嗥渌腢nix版本，為了使程序能在任何版本的unix上運行，IEEE提出了一個unix標準，即posix（可移植的操作接口Portable Operating System Interface）
后來，在1987年，出現了一個UNIX的小型克隆，即minix，用于教學使用。芬蘭學生Linus Torvalds基于它編寫了接口
第四代計算機（1980~至今）：個人計算機
略
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操作系統的兩大作用：
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為應用程序提供如何使用硬件資源的抽象
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管理硬件資源
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多路復用
處理來自多個程序發起的多個共享資源的請求
實現方式：
時間上復用，空間上復用
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