操做系统基础篇：01-操做系统是对硬件的抽象

Gakki 镇楼~

首先明确一点：你必定须要一个操做系统吗？

答案是：不是。操做系统并非 magic，它也是一个程序，只不过是比较特殊的程序。理论上彻底可能不借助于操做系统写程序。操做系统只是给你提供了一套现成的接口，让你能够轻松高效地控制硬件。（固然，操做硬件是很是繁琐的，感谢操做系统，才能让咱们可以高效地开发应用程序。）

操做系统有什么用

操做系统是什么这个问题太大了，牵涉到了不少不少方面，一会是确定讲不完的。先来说讲操做系统有什么用？或许这能帮助咱们更好地理解操做系统。

操做系统是对硬件资源的抽象

• 首先操做系统（OS）是一个程序，一个管理硬件的程序。
• 位于APP 和硬件之间，承担着中间人的角色。

示例图

其中硬件资源包括 CPU、内存、IO 设备等等。因此，能够把 OS 看做是对硬件的一种抽象。不一样的 OS 对硬件有不一样的抽象接口，应用程序经过调用这些接口来完成对硬件的操控，而避免了直接和硬件进行接触（这一般是很是繁琐且易出错的）。

那么，你可能会问：我能够跳过操做系统这一级直接开始撸代码吗？答案是：Yes！你固然能够，理论上彻底可行，上古时期的程序员就是这么作的。

以 word 程序为例

咱们来看看一个 word 程序牵涉到了哪些和硬件的交互。

• 将 word 程序加载到 RAM（也是一种硬件）。
• 把输入的文件显示在屏幕上。
• 点击保存的时候，保存到磁盘上。
• 须要打印的时候，直接打印机打印出来。

试想一下，若是没有操做系统，你得手动控制硬件，那会有多困难！感谢操做系统，你写程序的时候，这些功能基本均可以经过很简单的 API 调用实现。好比你要显示一个字符到屏幕上，只要调用 printf 方法就好了。

再好比说存储一个文件，若是要你本身实现的话，你得考虑具体把数据存在哪一个物理位置，该如何保存，为了保存文件得分配多少内存......有了操做系统，这些过程就只是一个简单的system call 调用了。

我关于抽象的一些思考

能够这么说，编程技术的发展就是这么一层一层抽象叠加起来的。以 Python web 开发为例，从下到上的抽象，想到的能够有：硬件 -> 操做系统 -> C语言 -> Python 语言 -> Python HTTP, WSGI 等基础 web 实现 -> Django web框架 -> 你的业务代码。

通常来讲：抽象层次越多，速度也就越慢。Python 抽象层次已经算很高很高了，总所周知，Python 的性能也是比较慢的。django 在 Python 层次上又抽象了一下，性能可想而知也是比较差的。可是，抽象层次高有抽象高的优势，这意味着你能够用少许的代码完成大量的功能，快速开发业务。

我认为，随着硬件的不断发展，以后 Python 与其余语言的性能差距将只会是0.01S 和0.001S 的问题，这一点点的性能差别，彻底能够被忽略。开发者的时间才是最值钱的。

附录：

• 本文截图来源于：www.youtube.com/watch?v=vBU…