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1.1 操作系统是做什么的

我们通过对操作系统角色的概览来开始讨论. 计算机系统可以被大致分为四个组成部分：硬件、操作系统、应用程序和用户.（图1.1）

硬件——中央处理器（CPU），内存，输入输出（I/O）设备，为系统提供了基础的计算机资源. 应用程序——就像字处理器，电子制表软件，编译器和浏览器——定义了很多方法使用这些资源来处理用户的计算问题. 操作系统为各个用户控制硬件以及协调各种各样的应用程序.

我们也可以通过计算机现存的硬件，软件和数据来浏览一下计算机系统. 操作系统在用户使用操作电脑时提供正确的方法来使用这些资源. 一个操作系统就像是政府部门. 像政府部门一样，它自己并没有表现出明确的功能. 它提供一套环境，以确保其他的程序能够正确的进行工作.

为了更全面的理解操作系统的角色，我们接下来将会从两个视角来探索操作系统：用户和系统.

1.1.1 用户视角

计算机的用户视角会因用户使用的界面而不尽相同. 当大部分计算机用户坐在电脑面前时，他看到的是显示器、键盘、鼠标还有系统单元. 这样一套系统被设计给一个用户独占它的资源. 它的目标是最大化用户的工作（或使用）表现. 在这种情况下，操作系统被设计为尽可能的便于使用，它的特点是倾注了大量的努力在显示界面和无付出的资源利用——多种多样的硬件和软件如何被共享. 当然，表现界面对于用户来说是很重要的；这个系统为单用户体验做了最优化，而不是多用户的请求.

在某些情况下，一个用户坐在终端面前连接到大型计算机或迷你计算机. 其他的用户也可以通过终端连接到同一个计算机. 这些用户共享资源并且可能交换资源. 操作系统就是在这种情况下被设计出来的，来最大化资源的利用率——来确保所有可获得的CPU处理时间，内存和I/O，它们被高效地使用并且没有单独的用户可以超过他应得的公平份额.

在其他情况下，用户在工作站前连接其他工作站和服务器的网络. 这些用户在他们的处理时已经贡献了资源，但是他们也共享了资源，比如说网络和服务器，包括文件、计算能力和打印服务. 因此他们的操作系统被设计成能妥协在个人可用性和资源最优化利用之间.

近年来，许多不同的移动计算机，比如智能手机和平板电脑已经越来越流行. 大多数移动计算机对于个人用户来说是脱机的单元. 相当经常的情况，它们通过蜂窝网络会其他的无线技术连接到网络. 这种情况正在慢慢增长：移动终端正在取代桌面、笔记本计算机，这种情况在主要关心电子邮件和网络浏览的用户中特别明显. 移动计算机的主要用户界面特点是可触屏幕，这种特点决定了用户通过按压和滑动手机作用于操作系统而不是用物理上的键盘和鼠标.

有一些计算机有少众的用户界面. 举例来说，家用嵌入式系统和汽车系统可能有数字键盘和可关闭的指示灯来显示状态，但是它们及其操作系统主要被设计用来在无用户干扰的环境下运行.

1.1.2 系统视角

通过计算机的视角来看，操作系统是一个与硬件紧密相关的程序. 在此背景下，我们可以将操作系统视为资源分配程序. 一套计算机系统有许多的资源去处理一个具体问题：CPU时间，内存空间，文件存储空间，输入输出设备等等. 操作系统扮演了这些资源的管理者. 面对数量巨大的、可能相互矛盾的对于资源的需求，操作系统必须决定如何管理控制它们，以提供给明确的程序和用户，以保证它可以正确、高效、公平的被操作使用. 就如同我们看到的那样，资源分配是一个特别重要的工作，它可以使许多用户有使用同一个大型机或迷你计算机的可能.

有轻微不同的观点关于操作系统，它强调的是需要控制各种各样的I/O设备和用户程序. 一套操作系统是控制程序. 一个控制程序控制管理用户程序的执行，来避免错误和计算机的使用不当. 他特别地关心操作和I/O设备的管理.

1.1.3 明确操作系统定义

到目前为止，你可以大概的明白操作系统的目的包含了许多角色和功能. 就是这样，至少在这部分来看——无数的设计和使用. 计算机目前在吐司机、汽车、船只、宇宙飞船、家庭和商业领域中都有使用.