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TUhjnbcbe - 2021/3/25 1:14:00
在上一讲中,我们讲述了计算机的形态演变与操作系统的概念,知道了操作系统就相当于应用软件的家,离开了家,软件就运行不了,成为无源之水,无本之木。这一讲中,我们继续讲述操作系统这个家庭作坊的几个重要概念。

重要概念一:接口interface

通常大家都会约定成俗地认识接口的概念来源于电子工程学,譬如插座与插头的回家的连接部分,可当成是一个接口。这个接口的作用是将电与电器连接到了一起,电为电器提供动力支撑,电器利用电能发挥自己的作用。其实还可以往前追溯,在我国古代的建筑中,榫卯结构是很常见的,所谓榫,就是凸出来的部分,也叫榫头。所谓卯,就是凹下去的部分,也叫榫眼。榫卯结合的部分,其实也是个接口。由此,我们可以抽象出,凡是可以连接两个对象的物质,我们都可以称为接口。

我们可以进一步推导,在社会学中,中介也是一种接口,媒婆也是一种接口等等,这样就好理解了。

重要概念二:ABIABI:ApplicationBinaryInterface,叫做应用程序二进制接口。既然ABI是一种接口,那么它肯定是连接了两个不同的对象,这两个对象是什么呢?应用程序与操作系统。

小王有一台崭新的Windows10电脑,上面运行着漂亮的Office办公套件,整天在同事面前炫耀。小李有一台锃亮的MAC苹果电脑,看到小王的Office办公软件用得飞舞,想找小王要下安装包,为了顺利达成目的,小李特意买了两根小王喜欢吃的火腿肠。

拿人家的手短,小王爽快地给了小李自己的Office办公套件,小李拿到到放到自己的苹果电脑上安装,发现死活安装不上,急得跺脚。一旁的小花看了,说小李的是Windows电脑,你的是MAC电脑,你们俩的操作系统不一样,软件相互安装呀!

为什么操作系统不一样,就不能相互安装软件了?因为ABI接口不同。

重要概念三:APIApplicationProgrammingInterface,应用程序开发接口。同理,API也是一种接口,那么它连接的两端又是什么呢?程序与程序。

通常开发人员小王会跟小李说,你的某某API给我一下。小王拿到小李的API接口后,就成功地调用了小李写的程序。看吧,接口就是这么重要,开发人员只要拿到某个程序的API,就可以使用这个程序了。也可以这么理解,一个制造汽车的厂商,跟很多制造轮子的厂商说,我需要一种轮子,直径多少,请提供给我。轮子厂商看到这个需求,不同的轮子厂商制造了颜色各异、花纹多样的轮子去适配。汽车厂商拿到轮子厂商给的样品后,发现都能正常使用。那么就可以简单的这么理解,汽车厂商给轮子制造需求,就是一个API。

重要概念四:用户态与内核态:

计算机的硬件资源都是操作系统内核进行管理,如果一个普通用户可以随意地操纵硬件,就如同一个没有驾照也没有经过训练的女司机上高速开车一样,电脑不是崩溃就是崩溃。为了保证系统的稳定,我们将程序运行的场所区分出了用户态与内核态,只有在内核态工作的程序可以操纵硬件,在用户态的程序是无权限的。内核态相当于一种特权。

一家企业中,有董事会与普通员工,这家企业的商业机密与核心数据,只有董事长才可以查看,普通员工是无法触及的。那么,我们就认识董事长是工作在内核态的人,普通员工是工作在用户态的人。

重要概念五:并发与多线程

CPU的运算速度是超级快的,为了榨干CPU的剩余价值,我们要让它每时每刻每分每秒任何一个时间片段都保持在工作状态,造成一种让多个程序同时运行的幻像,可认为是同一时刻有多条指令被同时执行而去干一件事,譬如挖战壕,原本计划一个人干十天挖完,现在变更为十个人一天挖完,这就是并发,极大地提高了效率。

一个程序的执行片段可以认为是一个线程,多线程就是一种并发机制。

重要概念六:缓存

上学的时候,老师都叫大家进行提前预习,预习在你大脑中留存下来的知识点,就是缓存。凡事预则立,不预则废,计算机也懂得这个道理,缓存机制预则立这个原理的成果。

重要概念七:同步与异步

异步,譬如一个超级能干的人,一边在写文档,一边在打电话,一边还在看电影,一边又在取快递,这个叫异步,异步侧重于变通,这边阻塞了,我就去另一边,另一边阻塞了,我就回到之前的状态继续,反正就是不闲着。同步恰好相对,我只能先写文档,写完之后再打电话,电话打完再去看电影,电影看完了去取快递,一板一眼,豪不含糊,顺序执行,打死也不变通。

操作系统的几个重要概念,我们先总结到这儿。

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九安山

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