操作系统简介

1、操作系统是干什么的？

平台 – 承上启下

上：应用

下：硬件设备（resource） （硬件设备平台的三「五」大部件：CPU1「运算器、控制器」、IO2「input设备、output设备」、内存3「存储器」）

                                       CPU：处理所有的运算，向内存读取数据（由控制器指定从内存读取哪些数据）

                                       内存：向CPU提供数据（CPU只能向内存读取数据）。重启系统，内存中的数据将会丢失；CPU读取内存中指定（需要的数据），这个过程叫做寻址（物理地址4、逻辑地址5）

                                       IO设备：网卡6（适配器adapter）：以太网7（Ethernet）「处于数据链路层」

                    磁盘（IDE「机械盘」、SAS「机械盘」、SSD「固态盘」）

知识扩展：

osi七层模型 —— TCP/IP的四层模型

osi七层模型：

应：应用层（应用，例：QQ，微信）

表：表示层（指令转换）

会：会话层（session建立会话）

传：传输层（通过端口区分应用）

网：网络层（IP）

数：数据链路层（MAC地址「ipconfig /all查看地址」）

物：物理层（具体的物理设备「硬件设备」。例：电线、电缆等物理设备）

「下层为上层提供服务」

TCP/IP的四层模型：

应用层

传输层

网络层

主机到主机层

「操作系统本身就是一个软件程序，它并不直接对客户提供应用，而是为其他应用提供硬件资源」

操作系统分为用户空间8和内核空间9

注释:

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1. 中央处理器（CPU，Central Processing Unit）是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
   中央处理器主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU，Arithmetic Logic Unit）、控制器和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus）。它与内部存储器（Memory）和输入/输出（I/O）设备合称为电子计算机三大核心部件。
   中文名 中央处理器 英文名 Central Processing Unit ↩︎

2. I/O输入/输出(Input/Output)，分为IO设备和IO接口两个部分。 在POSIX兼容的系统上，例如Linux系统 ，I/O操作可以有多种方式，比如DIO(Direct I/O)，AIO(Asynchronous I/O，异步I/O)，Memory-Mapped I/O(内存映射I/O)等，不同的I/O方式有不同的实现方式和性能，在不同的应用中可以按情况选择不同的I/O方式。 ↩︎

3. 内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存(Memory)也被称为内存储器和主存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。 内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。 ↩︎

4. 在存储器里以字节为单位存储信息，为正确地存放或取得信息，每一个字节单元给以一个唯一的存储器地址，称为物理地址（Physical Address），又叫实际地址或绝对地址。 ↩︎

5. 逻辑地址是指在计算机体系结构中是指应用程序角度看到的内存单元（memory cell）、存储单元（storage element）、网络主机（network host）的地址。 逻辑地址往往不同于物理地址（physical address），通过地址翻译器（address translator）或映射函数可以把逻辑地址转化为物理地址。 ↩︎

6. 网络接口控制器（英语：network interface controller，NIC），又称网络接口控制器，网络适配器（network adapter），网卡（network interface card），或局域网接收器（LAN adapter），是一块被设计用来允许计算机在计算机网络上进行通讯的计算机硬件。由于其拥有MAC地址，因此属于OSI模型的第1层。它使得用户可以通过电缆或无线相互连接。每一个网卡都有一个被称为MAC地址的独一无二的48位串行号，它被写在卡上的一块ROM中。在网络上的每一个计算机都必须拥有一个独一无二的MAC地址。没有任何两块被生产出来的网卡拥有同样的地址。这是因为电气电子工程师协会（IEEE）负责为网络接口控制器销售商分配唯一的MAC地址。
   网卡以前是作为扩展卡插到计算机总线上的，但是由于其价格低廉而且以太网标准普遍存在，大部分新的计算机都在主板上集成了网络接口。这些主板或是在主板芯片中集成了以太网的功能，或是使用一块通过PCI (或者更新的PCI-Express总线)连接到主板上的廉价网卡。除非需要多接口或者使用其它种类的网络，否则不再需要一块独立的网卡。甚至更新的主板可能含有内置的双网络（以太网）接口。 ↩︎

7. 以太网（Ethernet）是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。以太网是目前应用最普遍的局域网技术，取代了其他局域网标准如令牌环、FDDI和ARCNET。
   以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但目前的快速以太网（100BASE-T、1000BASE-T标准）为了减少冲突，将能提高的网络速度和使用效率最大化，使用集线器来进行网络连接和组织。如此一来，以太网的拓扑结构就成了星型；但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，即载波多重访问/碰撞侦测）的总线技术。
   以太网实现了网络上无线电系统多个节点发送信息的想法，每个节点必须获取电缆或者信道的才能传送信息，有时也叫作以太（Ether）。（这个名字来源于19世纪的物理学家假设的电磁辐射媒体-光以太。后来的研究证明光以太不存在。） 每一个节点有全球唯一的48位地址也就是制造商分配给网卡的MAC地址，以保证以太网上所有节点能互相鉴别。由于以太网十分普遍，许多制造商把以太网卡直接集成进计算机主板。
   以太网通讯具有自相关性的特点，这对于电信通讯工程十分重要。 ↩︎

8. 在操作系统中，虚拟内存通常会被分成用户空间（又称使用者空间），与核心空间这两个区块。 ↩︎

9. Linux系统对自身进行了划分，一部分核心软件独立于普通应用程序，运行在较高的特权级别上，它们驻留在被保护的内存空间上，拥有访问硬件设备的所有权限，Linux将此称为内核空间。
   相对地，应用程序则是在“用户空间”中运行。运行在用户空间的应用程序只能看到允许它们使用的部分系统资源，并且不能使用某些特定的系统功能，也不能直接访问内核空间和硬件设备，以及其他一些具体的使用限制。
   将用户空间和内核空间置于这种非对称访问机制下有很好的安全性，能有效抵御恶意用户的窥探，也能防止质量低劣的用户程序的侵害，从而使系统运行得更稳定可靠。 ↩︎