操作系統功能的歷史

在計算機中尚不存在操作系統的年代，完全沒有任何程序，因此程序員就需要編寫出處理相關的所有程序。用機器語言編寫程序，然后再使用開關將程序輸入，這個過程非常麻煩。于是，有人開發出僅具有 「加載」 和 「運行功能」 的 「監控程序」 ，這就是操作系統的原型。

通過事先啟動監控程序，程序員就可以根據需要將各種程序加載到內存中運行。

隨著時代的發展，人們在利用 「監控程序」 編寫程序的過程中，發現很多程序都有 「共通」 的部分。例如，鍵盤輸入、顯示器輸出文字等。因此，基本的 「輸入輸出」 部分的程序被追加到了監控程序中。因此，初期的操作系統就應用而生了。

初期的操作系統 = 監控程序 + 基本的輸入輸出程序

之后，開始有更多的功能被追加到監控程序中。例如，硬件控制程序、語言處理器（匯編、編譯、解析）以及各種實用程序等。從此可知， 「操作系統本身并不是單獨的程序，而是多個程序的集合體」 。

意識到操作系統的存在

我們希望制作應用的程序員意識到一點，那就是他們制作的不是硬件，而是 「利用操作系統功能的應用」 。

雖然，對程序員來說，掌握硬件的基本知識是必需的，不過，在操作系統誕生后，就沒有必要再編寫直接控制硬件的程序了。不過，「要想成為一個全面的程序員，有一點需要清楚的是，掌握基本的硬件知識，并借助操作系統進行抽象化，可以大大提高編程效率。」

?在操作環境這個運行環境下，應用并不是直接控制硬件，而是通過操作系統來 「間接」 控制硬件。

?

系統調用和高級編程語言的移植性

操作系統的硬件控制功能，通常是通過一些小的 「函數集合」 的形式來提供的。這些函數及調用函數的行為統稱為系統調用System Call,也就是應用對操作系統的功能進行調用。

C語言等高級編程語言并不依存于特定的操作系統。這是因為無論Windows還是Linux都能使用幾乎相同的源代碼。因此， 「高級編程語言的機制就是，使用獨自的函數名，然后再在編譯時將其轉換成相應操作系統的系統調用」 。

用高級編程語言編寫的應用在 「編譯后」 ，就轉換成了利用系統調用的 「本地代碼」 。

操作系統和高級編程語言使硬件抽象化

通過使用操作系統提供的 「系統調用」 ，程序員就沒必要編寫直接控制硬件的程序了。而且，通過使用高級編程語言，有時甚至也無需考慮系統調用的存在。這是因為 「操作系統和高級編程語言能夠使硬件抽象化」 。

我們用C語言編寫一個往文件中寫入字符串的應用。

#include 

void main(){
  //打開文件
  FILE *fp = fopen("MyFile.txt","w");
  
  /寫入文件
  fputs("前端柒八九",fp);
  // 關閉文件
  fclose(fp);
}

• fopen()是用來打開文件的函數
• fputs()是用來往文件中寫入字符串的函數
• fclose()是用來關閉文件的函數

在應用被編譯運行后，MyFile文件中就會被寫入前端柒八九字符串。

?文件是操作系統對磁盤媒介空間的抽象化

?

正如前面介紹過，硬件被劃分為了多個扇區，并以扇區為單位對磁盤進行讀寫。

變量fp中被賦予的是fopen()函數的返回值。該值稱為 「文件指針」 。應用打開文件后，操作系統就會自動申請分配用來管理文件讀寫的內存空間。這個內存空間的地址可以通過fopen()函數的返回值獲得。用fopen()打開文件后，接下來就是通過指定文件指針來對文件進行操作。

Windows 操作系統的特征

1. 32/64位操作系統
2. 通過 「API函數集」 來提供系統調用
3. 提供采用了圖形用戶界面Graphical User Interface的用戶界面
4. 通過WYSIWYG實現打印輸出
5. 提供多任務功能
6. 提供網絡功能及數據庫功能
7. 通過 「即插即用」 實現設備驅動的自動設定

我們來挑幾個我們比較感興趣的來簡單講講。

通過WYSIWYG實現打印輸出

WYSIWYG是What You See Is What You Get的縮寫。翻譯成中文就是 「所見即所得」 。

WYSIWYG指的是顯示器上顯示的內容可以直接通過打印機打印輸出。在Windows中，顯示器和打印機是被作為同等的圖形輸出設備處理的，而該功能也就為WYSIWYG的實現提供了條件。

借助WYSIWYG功能，基本上在同一個程序中就可以實現顯示和打印這兩方面的操作了。

提供多任務功能

? 「多任務」 指的是同時運行多個程序的功能。Windows是通過 「時鐘分割」 技術來實現多任務功能的。

?

時鐘分割指的是在短時間間隔內，多個程序切換運行的方式。在用戶看來，就是多個任務在同時運行。而Windows會自動切換多個程序的運行。此外，Windows還具有 「以程序中的函數為單位來進行時鐘分割的多線程功能」 。

提供網絡功能及數據庫功能

Windows中，網絡功能是作為 「標準功能」 提供的。數據庫功能有時也會在之后進行追加。網絡功能和數據庫功能，雖并不是操作系統本身不可欠缺的功能，但因為它們和操作系統很接近，所以被統稱為 「中間件」 而不是應用。

?中間件的意思是處于 「操作系統和應用的中間」 。

?

操作系統和中間件合在一起，也稱為**「系統軟件」**

通過即插即用實現設備驅動的自動設定

即插即用Plug-and-Play指的是新的設備連接(Plug)后立刻就可以使用(Play)的機制。新的設備連接到計算機后，系統就會自動安裝和設定用來控制該設備的 「設備驅動」 程序。

設備驅動是操作系統的一部分，提供了同硬件進行基本的輸入輸出的功能。