01 操作系統基礎
---恢復內容開始---
計算機的基本組成
計算機主要要CPU與內存以及IO總線三個核心設備，加上外部設備（例如硬盤、顯示器、鼠標鍵盤等）組成；
當前的計算機常見架構如下：
CPU：CPU包括運算器、控制器與寄存器；其中運算器為核心設備，它用來進行數據運算，控制器則是用來處理控制指令，同時為了實現線路復用技術，我們需要保存先輸入進來的加數，等待被加數輸入進來後進行運算，而用來存儲加數的空間我叫做寄存器；
北橋：高速總線控制器，需要高速形成數據交換，它是用來連接內存與CPU的；【現在的架構的內存直接連接到CPU了，北橋芯片則直接連接硬盤（固態硬盤）】
南橋：低速總線控制器，它是用來連接IO設備的，然後在連接到北橋芯片上；
加電自檢：我們說內存空間在計算機啟動的時候是沒有數據的，而計算機是如何啟動的呢？在計算機啟動的時候，電腦內置的BIOS芯片會將一段默認代碼加載到內存中，提供給CPU讀取，這段代碼實現的是CPU對於關聯硬件設備的檢測功能，比如硬盤是否正常、主板是否正常等，這個過程我們就叫做加電自檢；
應用程序與CPU架構
程序：由指令是數據完成某些特定功能呢的代碼，我就叫做程序；指令控制由CPU控制器來完成，而數據運算則由CPU運算器來完成；計算在讀取數據的時候哪些數據才是這段程序需要的呢？這些都由控制器來決定；
CPU架構：復雜指令集：intel和AMD 以及 精簡指令集：IBM和ARM；
intel和AMD為x86架構，而IBM則為PowerPC架構，ARM為自己的ARM架構，M68K摩托羅拉；
【Linux系統支持所有的CPU架構類型】
程序移植：我們知道，程序的運行都是依賴於硬件設備，也就是我們的CPU，而不同廠家生產的CPU架構是不一樣的，這樣的話，也許這個CPU上能運行的代碼移植到別的廠家CPU上就運行不了了。為了避免這種情況，第一種方法就是使用匯編語言來編寫程序，這種低級別語言在CPU讀取上沒有太多的困難，但是對於程序員而言，想要讀懂就不太容易了。第二種方式則是通過CPU的微碼（microcode）來解決，微碼是匯編語言的一種編輯器，每個廠家為自己的CPU生產對應的微碼，但是這種方式依然不能很好解決程序移植的問題，於是就出現了高級語言。
高級語言：高級語言通過調用系統提供的API（應用編程接口），很好的避免了程序直接和硬件打交道，這樣的話，只需要系統上運行的API，或者說庫文件一致，就能夠支持高級語言的運行，就很好的解決了程序移植的問題；
操作系統介紹
我們知道程序是運行在操作系統之上的，但是操作系統本身也是一個程序，只不過，它是一種來搭載別的應用程序的一種平臺而已；
常見的操作系統
windows系統，Linux系統，Unix：HP-UX/Solaris/aix，OS/2系統
操作系統的工作流程
jobs：計算機上完成的一個計算過程，我們叫一個作業； 之後為了提高CPU的運算你過程，我們將多個作業同時加載到CPU上進行處理，這個過程就叫做批處理；比如：job1$job2$job3，當CPU讀取到$後就發現前一個作業完成，開始進行後一個作業； 多任務：為了使多個jobs同時運行，我們將CPU按照時間來區分slice，一個slice假設為5ms，則job每5ms來運行一次，此時，程序運行時間斷的，所以我們需要保存現場，這個過程就由我們的進程來完成；memory和CPU一樣需要分段來使用； 操作系統：運行在硬件上，用來管理硬件資源的一個軟件；它還需要完成程序的啟動終止和資源回收的過程；它說白了就是一種軟件，它不負責具體的工作，而是用來協調其他軟件的一種軟件程序； 庫：程序為了在各個硬件上面運行，需要調用庫文件； system call系統調用：程序需要使用硬件資源，必須通過操作系統，而操作系統提供system call的接口去調用，而system call就是內核的一種調用資源的機制； 系統調用是非常底層的東西，而具體的體現形式由程序員決定，程序員可以自己開發自己具體想要的東西，但是這很麻煩，如果你真的只是想要“饅頭”，這時候就直接開發一個庫，最後調用庫即可；
shell：為人機交互接口！！！
操作系統的發展歷史
早期開發操作系統初衷是實現批處理功能，而早期的批處理系統無法發揮硬件的全部功能，於是三個公司開始開發多任務多進程的系統，這三個公司為GE通用電氣-BELL貝爾實驗室-MIT麻省理工大學；於是在1970年的時候誕生了第一個操作系統multics系統； 系統開發完成以後，他們失去了原本的目標，於是GE和BELL退出了這個項目，其中BELL一個年輕的科學家ken thompson，他為了運行自己space travel的遊戲向公司申請購買一臺計算機系統，而被公司拒絕；此時，他基於DEC（美國數字設備）公司開發的PDP-7（當時最好的是PDP-11）系統開發了自己的系統，用來運行space travel，這就是我們後面的Unix系統；而DEC公司還有一個系統（vmx）我們之後再說它！ ken除了是Unix系統的發明者，他還是C語言的發明者；1973年C語言被發明，ken和他的同事Ritchie迫不及待的通過C語言重寫了Unix系統； 因為對計算機行業的巨大貢獻，ken獲得了一年的帶薪年假，在這段時間裏面，他來到了加州大學伯克利分校任教；而在這個學校裏面有個傑出的學生Bill Joy（SUN的創始人），他組織了BSRG，並且在ken的帶領下BSRG開發了一個新的系統BSD（和Unix相近）。此時BSD商業化，開始售賣賺錢；而Unix系統的所有者BELL實驗室在被Novell公司收購後也開始售賣，並由於代碼相近的原因，兩者之間因為版權問題，打了十年的官司，而在這十年裏面，我們新的IT巨頭悄悄發展起來，它就是Mircosoft； 1981年個人PC機的興起為微軟帶了商機，他借助母親的關系，將轉軸買來的的CP/M系統敲敲打打後，也就是我們後來為人所知的DOS系統，轉手賣給了IBM；此時PC機市場有著一個巨無霸，那就是jobs的蘋果公司； 蘋果Apple1系統基於Unix開發，要遠遠強於DOS系統，同時jobs在Xerox公司的PARC實驗室那看到了鼠標與圖形界面的開發，它從Xerox公司購買到了圖形界面，而比爾蓋茨則假裝幫助jobs開發圖形界面。而得到圖形界面的比爾蓋茨將自己的DOS從新開發，這就是我們的windows系統！ windows系統可以說在系統行業屬於非常差的系統，經常藍屏，比爾蓋茨為了解決這個問題，推導了原本CP/M的框架從新使用了DEC的vmx系統作為底層開了一個新的系統，這就時候我們的windows NT； 十年後，當Microsoft非常強大以後，BSD和Unix停止了官司，開始發展自己的系統，其中BSD開發了FreeBSD OpenBSD NetBSD； 與此同時，Bill Joy則在這時候成立了自己的小型機系統SUN OS，也就是我們後面所知道的Solaris；SUN 2001年被oracle收購；*SUN為我們的Linux引入了CSHELL；而基於Unix系統則各個廠家開發了自己的系統例如上面說到的solaris，以及IBM的AIX和惠普的HP-Unix； 此時的系統市場已經高度商業化；Unix、BSD商業化以後，大學裏面就無法在使用這些系統教學了，此時，荷蘭大學的一個教授Andrew開發了自己系統Minix系統。 此時有個學生linus想使用Minix系統，但是想修改minix裏面的一些驅動程序，所以自己開發了一個Linux系統；此時和80年代的一個stallman發起了freedom計劃，也就是GNU計劃，GNU is not unix；GPL宣言也由此誕生，General Public License；Emacs/gcc(GNU C Complier)也就是GNU計劃提供的軟件； 我們說此時的GNU/Linux系統只是C語言的源代碼程序，而想要運行起來就必須對這些C語言程序進行編譯；而為了兼容各種CPU硬件架構，這是就出現了一些第三方公司，來開發Linux的打包程序的公司：其中包括RedHat SLS Debian SUSE，他們只是將Linux的源代碼進行編譯，能夠讓Linux系統在各種硬件上面運行，這些廠家就叫做Linux的發行商； GPL的發展LGPL-GLPv2-GPLv3 Apache、BSD 相對於GPL協議而言更加開放，更加自由；而Linux內核遵循的就是GPL協定； centos：community enterprise OS 社區企業操作系統，它是社區版的紅帽； fedora：為紅帽系統的個人版本； mandriva：為紅帽的圖形系統； SUSE --> Novell（netware）,OpenSUSE Debian 它是唯一一個不受商業組織維護的操作系統 Ubuntu 基於Debian的二次發型版 mint是Ubuntu的二次發型版本 Linux的內核版本：www.kernel.org RHEL：3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 這是紅帽系統的發型版本---恢復內容結束---
計算機的基本組成
計算機主要要CPU與內存以及IO總線三個核心設備，加上外部設備（例如硬盤、顯示器、鼠標鍵盤等）組成；
當前的計算機常見架構如下：
CPU：CPU包括運算器、控制器與寄存器；其中運算器為核心設備，它用來進行數據運算，控制器則是用來處理控制指令，同時為了實現線路復用技術，我們需要保存先輸入進來的加數，等待被加數輸入進來後進行運算，而用來存儲加數的空間我叫做寄存器；
北橋：高速總線控制器，需要高速形成數據交換，它是用來連接內存與CPU的；【現在的架構的內存直接連接到CPU了，北橋芯片則直接連接硬盤（固態硬盤）】
南橋：低速總線控制器，它是用來連接IO設備的，然後在連接到北橋芯片上；
加電自檢：我們說內存空間在計算機啟動的時候是沒有數據的，而計算機是如何啟動的呢？在計算機啟動的時候，電腦內置的BIOS芯片會將一段默認代碼加載到內存中，提供給CPU讀取，這段代碼實現的是CPU對於關聯硬件設備的檢測功能，比如硬盤是否正常、主板是否正常等，這個過程我們就叫做加電自檢；
應用程序與CPU架構
程序：由指令是數據完成某些特定功能呢的代碼，我就叫做程序；指令控制由CPU控制器來完成，而數據運算則由CPU運算器來完成；計算在讀取數據的時候哪些數據才是這段程序需要的呢？這些都由控制器來決定；
CPU架構：復雜指令集：intel和AMD 以及 精簡指令集：IBM和ARM；
intel和AMD為x86架構，而IBM則為PowerPC架構，ARM為自己的ARM架構，M68K摩托羅拉；
【Linux系統支持所有的CPU架構類型】
程序移植：我們知道，程序的運行都是依賴於硬件設備，也就是我們的CPU，而不同廠家生產的CPU架構是不一樣的，這樣的話，也許這個CPU上能運行的代碼移植到別的廠家CPU上就運行不了了。為了避免這種情況，第一種方法就是使用匯編語言來編寫程序，這種低級別語言在CPU讀取上沒有太多的困難，但是對於程序員而言，想要讀懂就不太容易了。第二種方式則是通過CPU的微碼（microcode）來解決，微碼是匯編語言的一種編輯器，每個廠家為自己的CPU生產對應的微碼，但是這種方式依然不能很好解決程序移植的問題，於是就出現了高級語言。
高級語言：高級語言通過調用系統提供的API（應用編程接口），很好的避免了程序直接和硬件打交道，這樣的話，只需要系統上運行的API，或者說庫文件一致，就能夠支持高級語言的運行，就很好的解決了程序移植的問題；
操作系統介紹
我們知道程序是運行在操作系統之上的，但是操作系統本身也是一個程序，只不過，它是一種來搭載別的應用程序的一種平臺而已；
常見的操作系統
windows系統，Linux系統，Unix：HP-UX/Solaris/aix，OS/2系統
操作系統的工作流程
jobs：計算機上完成的一個計算過程，我們叫一個作業； 之後為了提高CPU的運算你過程，我們將多個作業同時加載到CPU上進行處理，這個過程就叫做批處理；比如：job1$job2$job3，當CPU讀取到$後就發現前一個作業完成，開始進行後一個作業； 多任務：為了使多個jobs同時運行，我們將CPU按照時間來區分slice，一個slice假設為5ms，則job每5ms來運行一次，此時，程序運行時間斷的，所以我們需要保存現場，這個過程就由我們的進程來完成；memory和CPU一樣需要分段來使用； 操作系統：運行在硬件上，用來管理硬件資源的一個軟件；它還需要完成程序的啟動終止和資源回收的過程；它說白了就是一種軟件，它不負責具體的工作，而是用來協調其他軟件的一種軟件程序； 庫：程序為了在各個硬件上面運行，需要調用庫文件； system call系統調用：程序需要使用硬件資源，必須通過操作系統，而操作系統提供system call的接口去調用，而system call就是內核的一種調用資源的機制； 系統調用是非常底層的東西，而具體的體現形式由程序員決定，程序員可以自己開發自己具體想要的東西，但是這很麻煩，如果你真的只是想要“饅頭”，這時候就直接開發一個庫，最後調用庫即可；
shell：為人機交互接口！！！
操作系統的發展歷史
早期開發操作系統初衷是實現批處理功能，而早期的批處理系統無法發揮硬件的全部功能，於是三個公司開始開發多任務多進程的系統，這三個公司為GE通用電氣-BELL貝爾實驗室-MIT麻省理工大學；於是在1970年的時候誕生了第一個操作系統multics系統； 系統開發完成以後，他們失去了原本的目標，於是GE和BELL退出了這個項目，其中BELL一個年輕的科學家ken thompson，他為了運行自己space travel的遊戲向公司申請購買一臺計算機系統，而被公司拒絕；此時，他基於DEC（美國數字設備）公司開發的PDP-7（當時最好的是PDP-11）系統開發了自己的系統，用來運行space travel，這就是我們後面的Unix系統；而DEC公司還有一個系統（vmx）我們之後再說它！ ken除了是Unix系統的發明者，他還是C語言的發明者；1973年C語言被發明，ken和他的同事Ritchie迫不及待的通過C語言重寫了Unix系統； 因為對計算機行業的巨大貢獻，ken獲得了一年的帶薪年假，在這段時間裏面，他來到了加州大學伯克利分校任教；而在這個學校裏面有個傑出的學生Bill Joy（SUN的創始人），他組織了BSRG，並且在ken的帶領下BSRG開發了一個新的系統BSD（和Unix相近）。此時BSD商業化，開始售賣賺錢；而Unix系統的所有者BELL實驗室在被Novell公司收購後也開始售賣，並由於代碼相近的原因，兩者之間因為版權問題，打了十年的官司，而在這十年裏面，我們新的IT巨頭悄悄發展起來，它就是Mircosoft； 1981年個人PC機的興起為微軟帶了商機，他借助母親的關系，將轉軸買來的的CP/M系統敲敲打打後，也就是我們後來為人所知的DOS系統，轉手賣給了IBM；此時PC機市場有著一個巨無霸，那就是jobs的蘋果公司；蘋果Apple1系統基於Unix開發，要遠遠強於DOS系統，同時jobs在Xerox公司的PARC實驗室那看到了鼠標與圖形界面的開發，它從Xerox公司購買到了圖形界面，而比爾蓋茨則假裝幫助jobs開發圖形界面。而得到圖形界面的比爾蓋茨將自己的DOS從新開發，這就是我們的windows系統！ windows系統可以說在系統行業屬於非常差的系統，經常藍屏，比爾蓋茨為了解決這個問題，推導了原本CP/M的框架從新使用了DEC的vmx系統作為底層開了一個新的系統，這就時候我們的windows NT； 十年後，當Microsoft非常強大以後，BSD和Unix停止了官司，開始發展自己的系統，其中BSD開發了FreeBSD OpenBSD NetBSD；與此同時，Bill Joy則在這時候成立了自己的小型機系統SUN OS，也就是我們後面所知道的Solaris；SUN 2001年被oracle收購；*SUN為我們的Linux引入了CSHELL；而基於Unix系統則各個廠家開發了自己的系統例如上面說到的solaris，以及IBM的AIX和惠普的HP-Unix； 此時的系統市場已經高度商業化；Unix、BSD商業化以後，大學裏面就無法在使用這些系統教學了，此時，荷蘭大學的一個教授Andrew開發了自己系統Minix系統。此時有個學生linus想使用Minix系統，但是想修改minix裏面的一些驅動程序，所以自己開發了一個Linux系統；此時和80年代的一個stallman發起了freedom計劃，也就是GNU計劃，GNU is not unix；GPL宣言也由此誕生，General Public License；Emacs/gcc(GNU C Complier)也就是GNU計劃提供的軟件； 我們說此時的GNU/Linux系統只是C語言的源代碼程序，而想要運行起來就必須對這些C語言程序進行編譯；而為了兼容各種CPU硬件架構，這是就出現了一些第三方公司，來開發Linux的打包程序的公司：其中包括RedHat SLS Debian SUSE，他們只是將Linux的源代碼進行編譯，能夠讓Linux系統在各種硬件上面運行，這些廠家就叫做Linux的發行商； GPL的發展LGPL-GLPv2-GPLv3 Apache、BSD 相對於GPL協議而言更加開放，更加自由；而Linux內核遵循的就是GPL協定； centos：community enterprise OS 社區企業操作系統，它是社區版的紅帽； fedora：為紅帽系統的個人版本； mandriva：為紅帽的圖形系統； SUSE --> Novell（netware）,OpenSUSE Debian 它是唯一一個不受商業組織維護的操作系統 Ubuntu 基於Debian的二次發型版 mint是Ubuntu的二次發型版本 Linux的內核版本：www.kernel.org RHEL：3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 這是紅帽系統的發型版本01 操作系統基礎