1.3作業系統簡介

@為什麼要有作業系統？

• 計算機硬體能夠直接識別的語言是機器語言，是由1和0所組成的，其底層是電路的閉合與斷開；
• 計算機硬體在出廠時，將硬體提供的功能封裝為相對易讀的指令集，指令集與硬體是唯一適配的，沒有通用性，這極大地制約了計算機的易用性和普及程度；
• 在此背景下，作業系統定義了硬體功能的標準介面，硬體廠商通過自家的驅動程式，對這些標準介面進行具體實現；
• 程式設計師在為計算機硬體開發應用程式時，無需考慮具體硬體對標準介面的實現細節，而只需要通過統一標準的介面去呼叫硬體的功能，就能為不同硬體開發相同的應用程式了；
• 只要硬體搭載的是相同的作業系統，就能實現一套應用程式跑在不同的硬體上；
• 因此，作業系統誕生最原始的初衷，就是為了實現“不一樣的硬體，一樣的程式碼”，這使得計算機變得易於“操作”了；
• 隨著應用程式的日漸豐富和複雜，位於應用和硬體中間層的作業系統，還承擔著系統管理、資源排程、應用程式排程等諸多職責；

@系統管理

• 管理檔案系統，實現共享、實現安全；
• 管理外部裝置，例如電源、磁碟、網路等等；
• 管理使用者和許可權，使得多個使用者可以安全地使用同一臺裝置，這對伺服器尤其重要；

@資源排程

• 由於CPU、記憶體、外設、磁碟等資源，都是為眾多應用程式所共享的，因此作業系統承擔著資源排程之責，即：
• CPU執行時間片排程；
• 記憶體空間排程；
• 輸入輸出裝置排程；
• 磁碟IO排程；

@應用程式排程

• 如今的作業系統都是支援多工的，即使用者可以一邊寫程式碼，一邊聽音樂，一邊下載電影，一邊執行服務程式，一邊執行爬蟲程式，等等，whatever you say！
• 具體到某一個應用程式，其內部又支援多程式、程式內又支援多執行緒；
• 因此任務管理、併發管理、以及其間的資源排程，都需要經由作業系統來實現；
• 這種管理和排程，既應該是自動的智慧的，又應該支援使用者自定義操作；

@著名作業系統

• Windows，圖形使用者介面的先驅（其實是抄襲施樂），蓋茨實現了人人桌面都有一臺電腦的夢想，使用者量最大、應用程式最多；
• Mac，使用者體驗最好的個人電腦，美觀、高效、易用，無論休閒、辦公還是開發；
• Linux，開源的、以網路通訊為出發點的作業系統，廣泛用於伺服器、嵌入式裝置，經過定製的桌面版作業系統同樣是很棒的PC機作業系統；開源、高效、安全、強大，越來越多地得到各國政府（包括中國政府）的大力支援；比較著名的定製版有Ubuntu、CentOS、RedHat、Debian、KaliLinux；國產的有紅旗、在Ubuntu基礎上優化過的Deepin等；安卓作業系統也使用的也是Linux核心；