上一篇博客我们从硬件的角度 谈了计算机,我们说到了计算机的效率跟操作系统写的好不好有着直接的关系,那么这篇博客我们从软件的角度,就来谈一谈究竟什么是操作系统,为什么要有操作系统?
首先我们来大体的认识一下操作系统,看看操作系统在从用户和硬件之间处于哪个位置,我们看下面这张图
下面我们来解释一下这张图
最上面一层是用户要执行的一些操作 ;第二层是展示给用户的,可以操作的方法 ,有图形化界面,命令行中的的指令,lib就是指一些库函数 ;第三层是系统调用接口 ,其实不知可以像图中这样,用户也是可以直接调用系统调用接口的,我们后边也会提到,所以说库函数和系统调用接口是上下层关系;第四层是操作系统 ;第五层是一些驱动程序 用来驱动硬件;最底层就是我们的硬件了。
有了如上的关系,我们就可以很好的切入进操作系统了:
实际上,当我们给电脑通电时,第一个被加载的软件就是操作系统了,操作系统是进行软硬件资源管理的软件。
那么什么叫管理呢?管理就是做决策+执行。做决策要根据什么呢?比如在学校中,校长要对每个学生做管理,校长拿到学生的信息就可以做管理,他们之间根本不需要见面。这跟操作系统也是一样的,操作系统要拿到数据,对于数据进行做决策,也就是管理。
如果信息十分多呢?我们的校长可以选择写一个struct结构体,把信息通过链表组织起来,这样对于学生的管理操作就变成了对于链表的增删查改 。恰巧,我们的Linux就是用C语言写的,它的内核就是这么干的。我们叫做:先描述再组织
那么为什么要有操作系统呢?说白了就是为什么要操作系统的管理?对下管理好软硬件资源 ,这是手段,对上提供一个稳定、安全、高效的运行环境,这是目的。
那我们要用操作系统就离不开它上面的用户操作接口 和系统调用接口。下面我们再来详细的介绍一下它们两个
系统调用接口其实就是函数,因为Linux内核是用C语言写的 ,所以就是C语言的函数 。不同的操作系统的系统调用接口是不一样的。但是用户操作接口为了满足语言的跨平台性,可移植性,在不同的操作系统是相同的,比如printf函数在不同平台都可以用。它们之间的关系大概就像这样:
库函数也是去调用系统调用接口,要不为什么说它们是上下层关系
这可以类比成我们去银行办理服务,我们可以通过窗口进行直接办理,这时就是系统调用接口,一些老人可能不会办理,它们就可以求助银行大厅的工作人员,说清它的需求,大厅工作人员帮忙办理。这就是调用用户操作接口,再调用系统调用接口。同时,操作系统为了安全着想不可能将内部数据暴露给用户,只能通过一些接口,这跟银行中的窗口是类似的。