操做系統基礎篇：01-操做系統是對硬件的抽象

Gakki 鎮樓~

首先明確一點：你必定須要一個操做系統嗎？

答案是：不是。操做系統並非 magic，它也是一個程序，只不過是比較特殊的程序。理論上徹底可能不借助於操做系統寫程序。操做系統只是給你提供了一套現成的接口，讓你能夠輕鬆高效地控制硬件。（固然，操做硬件是很是繁瑣的，感謝操做系統，才能讓咱們可以高效地開發應用程序。）

操做系統有什麼用

操做系統是什麼這個問題太大了，牽涉到了不少不少方面，一會是確定講不完的。先來說講操做系統有什麼用？或許這能幫助咱們更好地理解操做系統。

操做系統是對硬件資源的抽象

• 首先操做系統（OS）是一個程序，一個管理硬件的程序。
• 位於APP 和硬件之間，承擔着中間人的角色。

示例圖

其中硬件資源包括 CPU、內存、IO 設備等等。因此，能夠把 OS 看做是對硬件的一種抽象。不一樣的 OS 對硬件有不一樣的抽象接口，應用程序經過調用這些接口來完成對硬件的操控，而避免了直接和硬件進行接觸（這一般是很是繁瑣且易出錯的）。

那麼，你可能會問：我能夠跳過操做系統這一級直接開始擼代碼嗎？答案是：Yes！你固然能夠，理論上徹底可行，上古時期的程序員就是這麼作的。

以 word 程序爲例

咱們來看看一個 word 程序牽涉到了哪些和硬件的交互。

• 將 word 程序加載到 RAM（也是一種硬件）。
• 把輸入的文件顯示在屏幕上。
• 點擊保存的時候，保存到磁盤上。
• 須要打印的時候，直接打印機打印出來。

試想一下，若是沒有操做系統，你得手動控制硬件，那會有多困難！感謝操做系統，你寫程序的時候，這些功能基本均可以經過很簡單的 API 調用實現。好比你要顯示一個字符到屏幕上，只要調用 printf 方法就好了。

再好比說存儲一個文件，若是要你本身實現的話，你得考慮具體把數據存在哪一個物理位置，該如何保存，爲了保存文件得分配多少內存......有了操做系統，這些過程就只是一個簡單的system call 調用了。

我關於抽象的一些思考

能夠這麼說，編程技術的發展就是這麼一層一層抽象疊加起來的。以 Python web 開發爲例，從下到上的抽象，想到的能夠有：硬件 -> 操做系統 -> C語言 -> Python 語言 -> Python HTTP, WSGI 等基礎 web 實現 -> Django web框架 -> 你的業務代碼。

通常來講：抽象層次越多，速度也就越慢。Python 抽象層次已經算很高很高了，總所周知，Python 的性能也是比較慢的。django 在 Python 層次上又抽象了一下，性能可想而知也是比較差的。可是，抽象層次高有抽象高的優勢，這意味着你能夠用少許的代碼完成大量的功能，快速開發業務。

我認爲，隨着硬件的不斷髮展，以後 Python 與其餘語言的性能差距將只會是0.01S 和0.001S 的問題，這一點點的性能差別，徹底能夠被忽略。開發者的時間纔是最值錢的。

附錄：

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