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Italiano計算機的靈魂「操作系統」 你對它了解多少？
相信大家對“操作系統”這個名詞並不陌生，很多人在很多年前就已經知道了這個名詞，但是很少有人真的了解“操作系統”到底是什麼。其中有一個很重要的原因就是跟計算器的硬體相比，硬體是很容易讓人們理解的，因為硬體真是存在可見，人們能夠看到，而操作系統屬於軟體，它看不見、摸不著，總有一種神秘感。
筆記本電腦內部的大致結構
在計算機技術如此發達的今天，我們每時每刻都在使用操作系統，享受著它給我們提供的幫助與便利。今天就和大家說一說“操作系統”，當然，操作系統極其複雜，在計算機科學里是一門重要的課程，有關它的書籍成百上千，所以在這裏不可能僅僅用一篇文章把操作系統說明白，我們也沒必要深入了解操作系統的每個細節，甚至是自己去編寫一個操作系統。我們只需要從用戶的使用角度去了解一下操作系統，以便提高自己在日常生活和工作過程中對計算機的使用效率。
為什麼要有“操作系統”
早期的電子計算機採用的是分配機時，每個計算員在輪到他們時，帶著他們的紙帶、卡片、磁帶和操作說明書輪流上機操作。他們首先要將上一個計算員的計算痕迹清除掉，將自己即將運行的紙帶、卡片“裝載”到計算機上才能開始工作。計算過程中一旦出現任何嚴重問題，只能暫時把機器徹底停下來檢查。那時的檢查方式是很低效的，只能通過大量指示燈的明滅來分析和判斷問題的原因。以這種方式運行的計算機在時間和空間上都有很大的缺陷。
從時間上看，首先看一個計算過程中每一關鍵步驟的處理速度。主機的頻率還是比較快的，單位通常是以微秒和納秒為單位，每秒鐘可以執行幾百萬到上億條指令。而帶有電動機、繼電器等電機械成分的外部設備，動作時間就以毫秒為單位了。而到計算員這裏，他們的反應和操作時間最快也只能以秒為單位。這就造成了計算機處理性能的整體低下，也是當時計算機性能的最大問題所在。
從空間上看，早期的計算機體型都很龐大，有大量的主存和外部設備。但是計算時用到的設備資源卻總是占很小的一部分，這就造成了嚴重的系統資源浪費問題。
通過總結以上兩點，人們發現不能在人工操作管理計算機了，要用軟體來自動管理和調度這些資源，操作系統就此應運而生。
操作系統的出現
操作系統是計算機的最重要組成部分，它一般是由生產廠家和專門的軟體公司提供的。隨著近幾十年計算機技術的飛速發展，操作系統也變的越來越複雜。20世紀60年代中期，IBM公司曾花費大量的人力研發了其360系列的操作系統，這在當時是最先進的。
Windows歷代產品
歷史上曾出現過各種各樣的操作系統，現在老百姓最熟悉的莫過於微軟公司在1985年推出的Windows操作系統，經過三十多年的不斷升級，從最初的Windows1.0版本更新到現在的Windows10。在操作系統領域，可不是Windows一家獨大，由貝爾實驗室研發出來的UNIX系統也有著極其廣泛的應用。
早期的微軟磁碟操作系統（MS DOS）其實借鑒了UNIX系統的一部分命令。現如今，微軟的Windows在PC端依然被廣泛使用，而工作站、大型伺服器和超級計算機都是UNIX的忠實用戶。利用計算機做科學計算和研究、程序員等很多專業人士早已棄用了Windows，投入到了UNIX的懷抱。另一方面，為了適應新的技術發展和新的程序設計概念，現有的操作系統也在不斷的添加新功能，計算機領域的發展日新月異，只有不斷的學習，才能避免不進則退。
操作系統的功能
要學會使用一個新事物，首先，也是必須要知道的就是它都包含什麼樣的功能才行。同理，要想了解操作系統，必須要知道它的功能。
1.文件
提起文件相信大家再熟悉不過了，我們操作計算機的過程中免不了會有創建文件、修改文件、刪除文件等等對文件的操作，其實文件並沒有這麼簡單。在新買的計算機剛開機時，進入磁碟管理器就可以看到磁碟已經佔用了不少空間，可是我們並沒有做任何操作，其實這些文件絕大部分是系統文件，另外還有一些就是各種語言的編譯和解釋程序，以及產生和修改文件用的編輯程序，連接程序等等。
用戶操作文件
在我們的使用過程中，產生的文件屬於用戶文件一類，它不僅僅是我們創建的文檔、程序、圖片和多媒體數據等。計算機還會在我們的某些操作的同時自動創建一些文件，比如有些重要操作的備份等。
文件不僅僅是在文件管理器里能看到的文字或者編碼后的二進位信息。有些外部設備同樣可以被當做是文件看待。例如，鍵盤就是一種“只讀文件”，而印表機則是“只寫文件”。我們在鍵盤輸入的內容被列印出來，其實就是操作系統發出了一條命令，將“鍵盤”這個文件連接到“印表機”文件上了。
鍵盤也是一種文件
2.輸入輸出設備
輸入設備的功能是向計算機輸入數據和信息，例如：鍵盤，滑鼠；輸出設備是經過計算機的計算處理，要將結果輸出給人來識別，例如：顯示器，印表機等。它們統稱為IO設備，也就是Input和Output的縮寫。
各種IO設備
各種IO設備是不允許用戶直接操作的，而是要操作系統來完成調度工作。試想一下，如果用戶程序中的每一個列印語句都使得印表機立即操作，同時執行幾個程序，那麼列印結果一定會亂成一片。實際上這種情況並沒有發生，這是因為實際上程序中的每一條輸入輸出指令，都只是向操作系統提出了請求，何時執行則是操作系統決定的。一條列印命令只是把要列印的信息送到指定的臨時文件中保存，待操作系統決定開始列印時，將文件中的信息一併打出。
3.時鐘管理
對於一個操作系統，往往可以定義多種時鐘，其中最重要的莫過於與現實生活一致的時鐘了。只要操作系統具有了這個時鐘，就可以規定某個程序從事先指定的時刻自動開始運行，或者每隔一定的時間執行一次固定的操作，又或者某一天某一時刻才自動啟動。
4.圖形功能
操作系統所擁有的一類重要資源就是圖形功能，這是因為現代操作系統大都具有視窗化的界面。窗口、菜單、按鈕、滾動條，凡此種種都是操作系統自己使用的圖形對象，它們隨著計算機一起來到了用戶手邊，許多人不知道也不利用。例如，絕大多數UNIX工作站使用麻省理工學院發展的X窗口系統，它的圖形函數庫叫做Xlib，對應的工具庫是Xtoolkit。
我們經常能見到的圖形控制項
製造工作站的廠家為了使自己的產品具有獨特的界面，都在Xlib的基礎上定義了自家的窗口對象。在SGI工作站上叫做Motif，在Sun工作站上叫做OpenLook。調用這些庫編寫的應用程序，與各自工作站的整體風格完全統一。但是，這些編寫出來的應用程序可移植性很差，也就是換到其他工作站上就無法正常使用。
然而，能夠直接使用Xlib為UNIX工作站設計圖形介面或者微軟視窗系統（MFC）為微軟視窗編寫應用程序的用戶越來越少，有一個重要原因就是Java預言的蓬勃發展。
5.其他功能
操作系統的功能還有通信和網路管理、提供程序調試手段、窗口管理、虛擬存儲管理、提供中斷服務、以及對進程的排隊調度等等。
計算機對網路的管理
相對於很多編程語言，操作系統與計算機的依賴性更強。雖然在同一台計算機上可以安裝和運行多種操作系統，但一般人傾向於固定使用一兩個最順手的系統，或不得不使用隨機器買來的那個系統。其實各種操作系統的用法大同小異，只要懂得了基本規則，很容易從一個系統切換到其他的系統。
操作系統是計算機和人之間的“介面”，它也是計算機的靈魂，可以說一台沒有操作系統的計算機就如一堆廢銅爛鐵一般，失去了它存在的意義。
來源：超弦科技
