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【操作系統(tǒng)基礎(chǔ)篇：什么是程序？】 本節(jié)是操作系統(tǒng)系列教程的第一篇文章,，屬于操作系統(tǒng)第一章即基礎(chǔ)篇,，在真正開始操作系統(tǒng)相關(guān)章節(jié)前在這一部分回顧一些重要的主題，算是溫故知新吧,，以下是正文,。 雖然在這里我們主要關(guān)注的是操作系統(tǒng)，但畢竟操作系統(tǒng)的目的就是能更好的運(yùn)行用戶程序,，而且該教程主要是站在程序員的角度來講解操作系統(tǒng),，作為程序員是繞不開程序這個(gè)話題的，因此在深入理解操作系統(tǒng)之前還是有必要來聊一聊程序是怎么一回事,。 究竟什么是程序,？我們引用Wikipedia對(duì)計(jì)算機(jī)程序的定義：
翻譯成大白話就是，能指揮計(jì)算機(jī)干活的一堆指令就叫計(jì)算機(jī)程序。那怎樣才能寫出指揮計(jì)算機(jī)干活的指令呢,？這就涉及到程序是怎么來的,。 程序是怎么來的呢？程序是我們廣大程序員們用編程語言一個(gè)字符一個(gè)字符寫出來的文本字符串,，只不過這些文本字符串是人類可以認(rèn)識(shí)的,。無論用的什么程序語言，C/C++,、Java,、Python、JavaScript,、C#,、Perl、Lua,、Shell,、匯編語言等等等等，只要是你寫出來的文本字符串能指揮計(jì)算機(jī)干活,，這都叫程序,。這些程序員認(rèn)識(shí)的文本字符串就是可以指揮計(jì)算機(jī)完成特定任務(wù)的指令。你可能有點(diǎn)糊涂了,，這些文本字符串真的就是計(jì)算機(jī)能用來完成特定任務(wù)的指令嗎,？計(jì)算機(jī)不是只認(rèn)識(shí)0和1這兩個(gè)數(shù)字嗎？ 天才的榆木疙瘩計(jì)算機(jī)其實(shí)是一個(gè)數(shù)學(xué)學(xué)得非常差的家伙,，以至于差到只能認(rèn)識(shí)兩個(gè)數(shù)，0和1,，其它的就都不能認(rèn)識(shí)了,，我們要面對(duì)的就是這樣一個(gè)榆木疙瘩。 雖然這個(gè)榆木疙瘩數(shù)學(xué)不好識(shí)數(shù)不多,，但是這家伙有一個(gè)我們?nèi)祟愲y以望其項(xiàng)背的能力,，不，對(duì)于人類來說簡(jiǎn)直就是超能力,，那就是這個(gè)榆木疙瘩算數(shù)非?？欤瑢?duì)于簡(jiǎn)單的加法我們?nèi)祟惪赡芤话阋幻肽芩悴怀^10個(gè),，但是計(jì)算機(jī)一秒可以完成數(shù)十億次的計(jì)算,，簡(jiǎn)直是天才！雖然計(jì)算機(jī)能認(rèn)識(shí)的數(shù)就只有0和1這么簡(jiǎn)單,，但是其計(jì)算速度體現(xiàn)出了簡(jiǎn)單的威力,。 從文本字符串到機(jī)器指令至此，我們知道程序員(人類)和計(jì)算機(jī)是兩個(gè)完全不同的物種,，不同的物種能理解的語言是完全不同的,，就好比普通的人不會(huì)明白一群鳥語在說什么一樣,，我們?nèi)祟愐膊荒艽蜷_vim或者宇宙無敵IDE——Visual Studio直接寫0和1吧（雖然這是可以的，早期的程序員確實(shí)就是這么干的,，牛不牛）,。 因此，我們需要某種魔法把人類認(rèn)識(shí)的C/C++,、Java,、Python之類的翻譯出計(jì)算機(jī)可以認(rèn)識(shí)二進(jìn)制01指令。這樣的魔法就來自兩個(gè)東西,，編譯器和解釋器,。 翻譯官編譯器和解釋器編譯器大家應(yīng)該都比較熟悉，我們寫好C/C++程序后第一步就是編譯,，這里編譯工作就是編譯器來完成的,。你可以簡(jiǎn)單的理解為編譯器把C/C++程序直接翻譯成計(jì)算機(jī)可以認(rèn)識(shí)的01二進(jìn)制機(jī)器指令。 對(duì)于解釋器有的同學(xué)可能就不是那么熟悉了,，寫Java,、Python、C#程序的時(shí)候你從沒有聽說過要“編譯一下Java,，編譯一下Python,，編譯一下C#”吧。你可能會(huì)說C/C++程序我能理解了,，編譯器把C/C++程序直接翻譯成了01二進(jìn)制機(jī)器指令,，那Java、Python一類的程序是怎么運(yùn)行的呢,？ 大家可以想一想,，你在寫Python、Java,、C#程序之前是不是要安裝一堆東西,，稱之為“運(yùn)行時(shí)環(huán)境”？ 如果你想不起來,，趕緊重新搭一套環(huán)境試試是不是這么回事,。 這里的運(yùn)行時(shí)環(huán)境其實(shí)就是解釋器。你可以把這個(gè)解釋器簡(jiǎn)單的理解為就是一個(gè)程序,，只不過,。。,。注意注意?。。∏胺礁吣埽,。,。?，只不過是解釋器這個(gè)程序可以運(yùn)行你寫的Java,、Python、C#的程序,，解釋器是一個(gè)可以運(yùn)行程序的程序?。?！那解釋器這個(gè)程序又是怎么來的呢,？一般情況下這些解釋器其實(shí)是用C/C++寫出來的。只不過用C/C++寫的這個(gè)程序?qū)ｉT用來執(zhí)行你寫的Java,、Python之類的程序,，高能完畢。 偉大的C語言希望到目前為止你還沒有暈,，到這里我們知道了,，不管我們用的是Java、Python,、JavaScript什么的也好最終都逃不出C/C++(Go等語言除外),，CPU不直接執(zhí)行Java、Python,、JavaScript之類的解釋型語言程序,，CPU可以直接執(zhí)行的是解釋器代碼，解釋器最終來執(zhí)行Java等程序,，這就是解釋型語言效率不如編譯型語言效率高的原因,。因?yàn)镃/C++程序最終被編譯器翻譯成了01機(jī)器指令，CPU可以直接運(yùn)行運(yùn)行機(jī)器指令,，而對(duì)于解釋型語言來說CPU首先執(zhí)行的是解釋器的程序,，然后解釋器再執(zhí)行你寫的程序,，性能上當(dāng)然不及編譯型語言,。 而C++程序其實(shí)在編譯過程中也會(huì)轉(zhuǎn)化為C程序然后再轉(zhuǎn)為01二進(jìn)制機(jī)器指令，并且們使用的Windows,、Linux,、MacOS等操作系統(tǒng)同樣是用C語言來編寫的，從最底層的操作系統(tǒng)到上層的應(yīng)用程序?qū)嶋H上都逃脫不了C語言,。 從這個(gè)角度看,，C語言真是一門偉大的語言。 回到操作系統(tǒng)饒了一大圈我們回到操作系統(tǒng)，接下來關(guān)于操作系統(tǒng)的講解中涉及到示例程序沒有明確說明的話指的是C語言程序,。請(qǐng)注意,，如果你對(duì)C語言不熟悉也沒有關(guān)系，我們示例都非常簡(jiǎn)單不會(huì)涉及到復(fù)雜的C語言相關(guān)概念與用法,，有任何語言的使用經(jīng)驗(yàn)都可輕松應(yīng)對(duì),。 C語言程序編譯好后生成的可執(zhí)行程序在Windows中就是我們熟悉的exe程序，在Linux下是elf程序,，這些可執(zhí)行程序編譯好后和普通文件一樣存放在磁盤當(dāng)中,。 在接下來關(guān)于操作系統(tǒng)的討論當(dāng)中，沒有明確說明的話,，以下幾個(gè)詞匯,，'程序'，'用戶程序',，'應(yīng)用程序'指的都是編譯好后放在磁盤上的可執(zhí)行程序,。 操作系統(tǒng)也是程序一定要認(rèn)識(shí)到，操作系統(tǒng)也是程序,，只不過這個(gè)程序不是簡(jiǎn)單的往屏幕上打印helloworld,，不能用來文字語音視頻聊天，不能用來上網(wǎng),，不能用來看電影,，不能用來玩游戲。那么這個(gè)貌似什么娛樂設(shè)施都提供不了的程序有什么用呢,？這個(gè)程序的作用無比重要,，該程序的作用是為以上用戶程序提供一個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境，管理計(jì)算機(jī)硬件資源包括：CPU,、內(nèi)存,、磁盤、網(wǎng)卡,、外設(shè)等等等等,，這個(gè)程序就是該教程重點(diǎn)關(guān)注的操作系統(tǒng)。 總結(jié)這是該教程的第一節(jié),，在這一節(jié)中我們從各個(gè)方面講解了程序這一話題,。 程序分為編譯型程序,，比如C/C++,，以及解釋型程序比如Java,、Python,、JavaScript等,。編譯型程序被編譯器直接翻譯成CPU可以直接運(yùn)行的機(jī)器指令,，而解釋型程序無需編譯,，其運(yùn)行依靠的是解釋器,，解釋器是一個(gè)可以執(zhí)行程序的程序，解釋器這個(gè)程序一般是由C/C++程序編寫的,。 需要我們注意的是操作系統(tǒng)也是一個(gè)程序,，只不過這個(gè)程序的作用比較特殊，這個(gè)程序是用來管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種軟硬件資源的,，比如提供進(jìn)程,、線程機(jī)制，管理CPU等等,，這個(gè)程序也是接下來該教程的主角,。 |
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