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给时光以生命，而不是给生命以时光
❞
大家好，我是
「柒八九」
。
今天，我们继续
「计算机底层知识」
的探索。我们来谈谈关于
「操作系统」
的相关知识点。
如果，想了解该系列的文章，可以参考我们已经发布的文章。如下是往期文章。
文章list
你能所学到的知识点
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操作系统功能的历史
「推荐阅读指数」
⭐️⭐️⭐️⭐️
意识到操作系统的存在
「推荐阅读指数」
⭐️⭐️⭐️⭐️
系统调用和高级编程语言的移植性
「推荐阅读指数」
⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️
操作系统和高级编程语言使硬件抽象化
「推荐阅读指数」
⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️
Windows 操作系统的特征
「推荐阅读指数」
⭐️⭐️⭐️
❞
好了，天不早了，干点正事哇。
操作系统功能的历史
在计算机中尚不存在操作系统的年代，完全没有任何程序，因此程序员就需要编写出处理相关的所有程序。用机器语言编写程序，然后再使用开关将程序输入，这个过程非常麻烦。于是，有人开发出仅具有
「加载」
和
「运行功能」
的
「监控程序」
，这就是操作系统的原型。
通过事先启动监控程序，程序员就可以根据需要将各种程序加载到内存中运行。
随着时代的发展，人们在利用
「监控程序」
编写程序的过程中，发现很多程序都有
「共通」
的部分。例如，键盘输入、显示器输出文字等。因此，基本的
「输入输出」
部分的程序被追加到了监控程序中。因此，初期的操作系统就应用而生了。
之后，开始有更多的功能被追加到监控程序中。例如，硬件控制程序、语言处理器（汇编、编译、解析）以及各种实用程序等。从此可知，
「操作系统本身并不是单独的程序，而是多个程序的集合体」
。
意识到操作系统的存在
我们希望制作应用的程序员意识到一点，那就是他们制作的不是硬件，而是
「利用操作系统功能的应用」
。
虽然，对程序员来说，掌握硬件的基本知识是必需的，不过，在操作系统诞生后，就没有必要再编写直接控制硬件的程序了。不过，
「要想成为一个全面的程序员，有一点需要清楚的是，掌握基本的硬件知识，并借助操作系统进行抽象化，可以大大提高编程效率。」
❝
在操作环境这个运行环境下，应用并不是直接控制硬件，而是通过操作系统来
「间接」
控制硬件。
❞
系统调用和高级编程语言的移植性
操作系统的硬件控制功能，通常是通过一些小的
「函数集合」
的形式来提供的。这些函数及调用函数的行为统称为
系统调用
,也就是应用对操作系统的功能进行调用。
C语言
等高级编程语言并不依存于特定的操作系统。这是因为无论
Windows
还是
Linux
都能使用几乎相同的源代码。因此，
「高级编程语言的机制就是，使用独自的函数名，然后再在编译时将其转换成相应操作系统的系统调用」
。
用高级编程语言编写的应用在
「编译后」
，就转换成了利用系统调用的
「本地代码」
。
操作系统和高级编程语言使硬件抽象化
通过使用操作系统提供的
「系统调用」
，程序员就没必要编写直接控制硬件的程序了。而且，通过使用高级编程语言，有时甚至也无需考虑系统调用的存在。这是因为
「操作系统和高级编程语言能够使硬件抽象化」
。
我们用
C语言
编写一个往文件中写入字符串的应用。
#include <stdio.h>
void main(){
//打开文件
FILE *fp = fopen("MyFile.txt","w");
/写入文件
fputs("前端柒八九",fp);
// 关闭文件
fclose(fp);
}
-
fopen()
是用来打开文件的函数
-
fputs()
是用来往文件中写入字符串的函数
-
fclose()
是用来关闭文件的函数
在应用被编译运行后，
MyFile
文件中就会被写入
前端柒八九
字符串。
❝
文件是操作系统对磁盘媒介空间的抽象化
❞
正如前面介绍过，硬件被划分为了多个扇区，并以扇区为单位对磁盘进行读写。
变量
fp
中被赋予的是
fopen()
函数的返回值。该值称为
「文件指针」
。应用打开文件后，操作系统就会自动申请分配用来管理文件读写的内存空间。这个内存空间的地址可以通过
fopen()
函数的返回值获得。用
fopen()
打开文件后，接下来就是通过指定文件指针来对文件进行操作。
Windows 操作系统的特征
-
32/64
位操作系统
-
通过
「API函数集」
来提供系统调用
-
提供采用了
图形用户界面
的用户界面
-
通过
WYSIWYG
实现打印输出
-
提供多任务功能
-
提供网络功能及数据库功能
-
通过
「即插即用」
实现设备驱动的自动设定
我们来挑几个我们比较感兴趣的来简单讲讲。
通过
WYSIWYG
实现打印输出
WYSIWYG
WYSIWYG
是
What You See Is What You Get
的缩写。翻译成中文就是
「所见即所得」
。
WYSIWYG
指的是显示器上显示的内容可以直接通过打印机打印输出。在
Windows
中，显示器和打印机是被作为同等的图形输出设备处理的，而该功能也就为
WYSIWYG
的实现提供了条件。
借助
WYSIWYG
功能，基本上在同一个程序中就可以实现显示和打印这两方面的操作了。
提供多任务功能
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「多任务」
指的是同时运行多个程序的功能。
Windows
是通过
「时钟分割」
技术来实现多任务功能的。
❞
时钟分割指的是在短时间间隔内，多个程序切换运行的方式。在用户看来，就是多个任务在同时运行。而
Windows
会自动切换多个程序的运行。此外，
Windows
还具有
「以程序中的函数为单位来进行时钟分割的多线程功能」
。
提供网络功能及数据库功能
Windows
中，网络功能是作为
「标准功能」
提供的。数据库功能有时也会在之后进行追加。网络功能和数据库功能，虽并不是操作系统本身不可欠缺的功能，但因为它们和操作系统很接近，所以被统称为
「中间件」
而不是应用。
❝
中间件的意思是处于
「操作系统和应用的中间」
。
❞
操作系统和中间件合在一起，也称为
「系统软件」
通过即插即用实现设备驱动的自动设定
即插即用
指的是新的设备连接(
Plug
)后立刻就可以使用(
Play
)的机制。新的设备连接到计算机后，系统就会自动安装和设定用来控制该设备的
「设备驱动」
程序。
设备驱动是操作系统的一部分，提供了同硬件进行基本的输入输出的功能。
后记
「分享是一种态度」
。
参考资料：《程序是怎样跑起来的》
「全文完，既然看到这里了，如果觉得不错，随手点个赞和“在看”吧。」
