一、为什么要有操作系统？
现代计算机系统是由一个或者多个处理器，主存，磁盘，打印机，键盘，鼠标显示器，网络接口以及各种其他输入
输出设备组成的复杂系统，每位程序员不可能掌握所有系统实现的细节，并且管理优化这些部件是一件挑战性极强
的工作。所以，我们需要为计算机安装一层软件，成为操作系统，任务就是用户程序提供一个简单清晰的计算机模
型，并管理以上所有设备。
定义也就有了：操作系统是一个用来协调、管理和控制计算机硬件和软件资源的系统程序，它位于硬件和应用程序之间。
（程序是运行在系统上的具有某种功能的软件，比如说浏览器，音乐播放器等。）
操作系统的内核的定义：操作系统的内核是一个管理和控制程序，负责管理计算机的所有物理资源，其中包括：文件系
统、内存管理、设备管理和进程管理。
二、操作系统历史
2.1 操作系统发展图谱
2.2 真空管与穿孔卡片（无操作系统）
过程：
万能程序员们将对应于程序和数据的已穿孔的纸带（或卡片）装入输入机，然后启动输入机把程序和数据输入计算机
内存，接着通过控制台开关启动程序针对数据运行；计算完毕，打印机输出计算结果；用户取走结果并卸下纸带（或
卡片）后，才让下一个用户上机。
注意点：
1 程序员需要在墙上的计时表上预约时间
2 同一时刻只有一个程序在内存中被CPU调用运行（串行的）
优缺点：
优点：程序员在申请的时间段内独享整个资源，即时的调试自己的程序，如果有bug可以当场处理，
缺点：这对于计算机提供商来说是一种浪费（你买一台电脑4000块，那 一年中你用365比只用1天，肯定是省成本的，
物尽其用）
2.3 晶体管和批处理系统
一代计算机的问题：
人机交互太多了（输入--->计算--->输出 输入--->计算--->输出 输入--->计算--->输出 ）
解决办法：
把一堆人的输入攒成一大波输入，然后顺序计算（这是有问题的，但是第二代计算没有解决）再把计算结果攒成
一大波输出，这就是批处理系统
操作系统前身：
在收集了大约一个小时的批量作业之后，这些卡片被读入磁带，然后磁带被送到机房里并装到磁带上。然后磁带被送到
机房里并装到磁带机上。随后，操作员装入一个特殊的程序（此乃现代操作系统的前身），它负责从磁带上读入第一个
作业（job，一个或一组程序）并运行，其输出写到第二个磁带上，而且不打印。每个作业结束后，操作系统自动的从
磁带上读入下一个作业并且运行。当一整批的作业全部结束后，操作员去下输入和输出磁带，讲输入磁带换成下一批作
业，并且把输出磁带拿到一台1041机器上进行脱机（不与主计算机联机）打印
优点：批处理
缺点： 1 图的中间还有俩小人 2 仍然是顺序计算
2.4 集成电路芯片和多道程序设计
针对二代计算机的两个主要问题
开发出SPOOLING技术：
卡片被拿到机房后能够很快的将作业从卡片读入磁盘，于是任何时刻当一个作业结束时，操作系统就能将一个作业从磁
带读出，装进空出啦的内存区域运行，这种技术叫做同时的外部设备联机操作：SPOOLING该技术同时用于输出。当采
用了这种技术后，就不在需要IBM1401机了，也不必将磁带搬来搬去了（中间俩小人失业了），强化了操作系统的功能
开发出多道程序设计，用于解决顺序执行的问题：
在7094机上（程序运行的机器），若当前作业因等待磁带或等待其他IO操作而暂停，CPU就处于休闲状态直至IO操作
完成，对于CPU密集的科学计算，IO操作少，浪费时间不明显，对于商业数据处理，IO等待能到达80%～90%，所以必
须解决CPU浪费的现象。
解决方案：将内存分为几个部分，每一部分存放不同的作业，如图1-5所示。当一个作业等待IO完成时，另一个作业可以
使用CPU，内存中放足够的作业，则CPU的利用率能接近100%
此时的第三代计算机适合大型科学计算和繁忙的商务数据处理，但，本质上其仍是一个批处理系统。
虽然解决了诸如以上问题，但多个作业必须在全部运行结束后，才能得到结果，从一个作业的提交到运算结果取回往往
长达数小时。
想象一个场景：A君 B君 C君 三个程序员同时在调试程序，一旦A君写错一个逗号，那么可能需要半天的时间才能看到结
果，因为B君C君的结果也同时运算出来了。时间必然要长。一言以蔽之：大家一起存作业，大家一起去数据（磁带）
许多程序员怀念第一代独享的计算机，可以即时调试自己的程序。为了满足程序员们很快可以得到响应，出现了分时操作系统
分时操作系统：多个联机终端+多道技术
20个客户端同时加载到内存，有17在思考，3个在运行，cpu就采用多道的方式处理内存中的这3个程序，由于客户提交的一般
都是简短的指令而且很少有耗时长的，索引计算机能够为许多用户提供快速的交互式服务，所有的用户都以为自己独享了计
算机资源
2.5 个人计算机
随着大规模集成电路的发展，每平方厘米的硅片芯片上可以集成数千个晶体管，个人计算机的时代就此到来。