操作系统
一、操作系统过于复杂，且可替代性较弱，包括了驱动、网络协议、系统调用等等功能，不管程序员还是普通使用者在使用计算机前都必须要学习相关知识，大幅度降低了开发和使用的效率，有了操作系统后，可以化繁为简，只需要了解自己所要些的软件或工作的事就可以简单完成，降低了开发和使用效率。
二、操作系统位于硬件和应用程序之间，如下图
内核部分属于内核态，用于处理和硬件相关部分的程序，用户接口属于用户态，用于系统调用使用硬件。这样就可以把复杂的底层操作代码替换成简单的系统调用，方便开发人员高速高效的开发软件。
三、操作系统还能使各种软件对硬件的使用请求变的有序化。
1、普通软件无法通过直接操作硬件，必须通过系统调用间接达到操作硬件的目的。
2、操作系统属于软件，但是属于大型的软件，每个操作系统大概有五百万行数量级的源代码。
3、正是由于代码的复杂性，造成了系统代码的高成本，因此系统都是分类，如unix、linux和windows，它们的内核都有相似的部分，都是往上迭代的，这也是操作系统代码的长寿性。
四、操作系统的发展
1、第一代计算机（1940~1955）：真空管和穿孔卡片。此时的计算机没有我们现在规定的编程语言如汇编、C、JAVA等，都是使用机器码编程，效率比较低下但可调实行强，出现BUG可以现场调试。
2、第二代计算机（1955~1965）：晶体管和批处理操作系统。由于当时计算机使用成本昂贵，所以就想到了批处理操作系统来节省成本。如下图：
这样可以让程序员的程序批量执行，节省了计算机开机时间的浪费，但也造成了一些麻烦，如出现BUG程序员无法得到及时的处理，造成了开发周期的延长。
3、第二代计算机（1965~1980）集成电路芯片和多道程序设计。
在此时，大部分计算机生产线有两种：一条是面向字的：大型的科学计算机，如IBM 7094，见上图，主要用于科学计算和工程计算。另外一条是面向字符的：商用计算机，如IBM 1401，见上图，主要用于银行和保险公司从事磁带归档和打印服务。
IBM公司试图通过引入system/360系列来同时满足科学计算和商业计算，360系列低档机与1401相当，高档机比7094功能强很多，不同的性能卖不同的价格。
这样就用机器代替了流水线上人工搬运磁带的工作，节省了成本，另外又用多道技术，增加了计算机的使用率。
多道技术主要分两部分提高效率：
1空间上的复用，把硬件进行划分，给不同程序使用。
2时间上的复用，cpu采用时间片的方法，解决了串行多程序的问题。
3但是复用就造成的安全性的丧失，例如某个应用程序可以获得它本不该拿到的硬件操作权限，还有稳定性的丧失，如回收内存资源误回收其他程序的资源造成系统崩溃。
4使用分时操作系统：多个联机终端+多道技术，使程序在资源使用上进行了隔离，这也是最初的unix操作系统。
4、第四代计算机（1980~至今）个人计算机，这个就是现在大家所熟知的电脑了，无论在开发效率和使用体验上都有了质的飞跃。
五、多道技术
处理来自多个程序发起的多个（多个即多路）共享（共享即复用）资源的请求，简称多路复用。
1.时间上的复用
基于CPU的工作原理，引出时间片的概念，例如把1ms拆成10份，分别分给一程序3份、二程序2份、三程序5份就实现的在用户体验上的多任务同时进行。
2.空间上的复用
每个程序都从内存等资源获取一小部分，保证了自己程序的运行，节省了任务的排队时间。
这两条组成了所谓的多道技术。
网络技术基础
一、互联网的本质就是协议，网线其实是有7跟铜线组成的，上面传输的是电信号即高电平1和低电平0，那么单纯的传输这些数字没有任何意义，因此有了所谓的协议来规范这些二进制的使用规范如定义00000000是A 00000001是B一次类推，则就能传输人们可识别的信息。
二、osi五层网络模型
该五层模型上面越靠近用户，下面则越靠近底层。
1、物理层
主要依靠电信号（磁信号，光钎，电缆等）发送信息，如1代表高电平，2代表低电平。
2、数据链路层
定意义了物理层的二进制数字的分组方式。即以太网协议（ethernet）。
ethernet规定：
- 一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’
- 每一数据帧分成：报头head和数据data两部分
-
head data
-
head包含：(固定18个字节)
- 发送者／源地址，6个字节
- 接收者／目标地址，6个字节
- 数据类型，6个字节
data包含：(最短46字节，最长1500字节)
- 数据包的具体内容
head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送
head头中包括源和目的的mac地址，mac地址长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）。
然后同一网络中的机器就可以依靠广播进行通信（通过arp协议获得另一台机器的mac地址）。
3、网络层
有了上述的条件，理论上世界上的任意两个机器连上网络后就可以进行通信，但实际依靠广播，那么很多机器就接收到了很多没有必要的数据，所以还需要引出网络层。
ip协议：
规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示
范围0.0.0.0-255.255.255.255
一个ip地址通常写成四段十进制数，例：172.16.10.1
子网掩码和ip进行与运算后就可以算出两个ip是否在同一个子网中。
ip输出包也有头和数据部分
head：长度为20到60字节
data：最长为65,515字节。
以太网的数据部分最长是1500字节，因此大宇以太网的数据包必须进行拆分进行包装。
arp协议:用广播的方式发送数据包，获得目标机器的mac地址（前提每台机器的ip是已知的）。
工作方式：先判断ip是否和自己属于同一网络，如果不是则发送给网关的ip和mac，然后通过路由协议传送给目标网关最后送到目标ip。
4、传输层
在实际运用中，数据往往是发送给应用软件的，那么数据到达目标机器后，哪个软件接收数据，这有有了传输层的概念。
传输层主要有tcp和udp协议。
在传输层会封装一个端口号，这个就是和应用进行通讯的表示。（0-1023端口为系统占用，1024-65535是用户可用端口）
tcp是可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。
tcp有三次握手，所以接收数据更可靠。
udp不可靠传输，”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。
udp是广播形式，不关接收方是否接收数据。
5、应用层
应用层的协议有http、https、ftp等等，这些均是应用层的协议，这些协议是可以由应用开发人员修改的。当然也可以使用通用格式。
三、用户上网流程
用户打开网页，输入域名，浏览器会把请求封装成http协议包，传送给传输层，传输层包装端口号进去给网络层，网络成再包装ip给数据链路层，最后数据链路层包装mac地址后翻译成二进制给物理层。服务端则会反向的拆包，分析数据并把用户需要的数据用同样的方式传给用户机器，用户机器再自下而上的进行拆包获得自己希望得的的数据。
从网络通信上来说，该请求会先查询本地的DNS缓存，如果没有域名信息则会向互联网的DNS服务器发送请求获得ip（13台根级服务器、13台顶级域名服务器），然后将ip和端口返回给用户，用户再发送信息给目标服务器请求数据。