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【小黑馬作業系統教室】(2) 大膽科學-如果電腦上沒有作業系統?

我是心原一馬,今天要來正式給大家講講「作業系統」的概念啦,
小馬接下來的作業系統概念會依照恐龍書的脈絡來講。
哦,你問我恐龍書是什麼?
其實只是「作業系統」這門課有一本老師很喜歡用的原文教科書,
那本書的封面上畫了一隻意義不明的恐龍而得名。
照著恐龍書的脈絡來講是因為很多資工系的老師喜歡用這本書,
也方便想跟著小馬學習的同學知道該對著上課講義第幾章看。

以下是課程大綱:
Ch1 簡介-什麼是作業系統?中斷
Ch2 系統呼叫、常見OS結構
Ch3 行程(process)
Ch4 多執行緒程式 (multithread-programming)
Ch8 記憶體管理 (memory management)
Ch9 虛擬記憶體 (virtual memory)
Ch5 排程 (CPU scheduling)
Ch6 程式同步問題 (synchronization)
Ch7 死結 (deadlock)
Ch10 檔案系統介面 (file system interface)

至於為什麼Ch8, 9放在Ch5的前面?
是因為我的老師可能覺得這個順序比較容易學習吧,
小馬自己在學會基礎的作業系統觀念後也覺得有助理解,
小馬便沿用這個順序來講。

找回對作業系統的感覺

如果你剛看了課程大綱,
覺得很多專有名詞有些緊張,
那麼莫急莫慌莫害怕,
小馬將一步一腳印用生動的語言講述。
但現在,小馬壓根還沒要進入正課呢,
現在才正要讓大家有對作業系統的感覺

之所以學生對「作業系統」這個科目感到困難,
很大原因可能是因為對「作業系統」沒感覺啊。

一方面,可能有人想說我只是想要畢業得到這個學分,
又沒有想當程式設計師,我學這個幹麻?
或者說作業系統感覺上平常自己似乎接觸不到啊,
作業系統的概念就像是遙遠國度一般。
以致後來上課的時候,連目前要解什麼問題都沒搞清楚,
自然無法體會教授說使用作業系統來解決問題有什麼厲害之處。

相信一般人對作業系統的認知可能是這樣:

  • 我有一台電腦,我知道我的電腦裡面有作業系統
  • 我知道我電腦裡的作業系統名字叫Window,我朋友買了一台蘋果的電腦,他的作業系統名字叫Mac。

好吧,那麼我們從生活上談起,
你有一台電腦,你平時可能會用這台電腦上網、聽音樂、打遊戲、做報告、…
那麼來談談如果你的電腦沒有作業系統,對你有什麼影響吧。

大膽科學-如果電腦上沒有作業系統?

通俗來說,作業系統是協助管理你電腦上執行的程式的特別程式。
這裡說的程式你不必想成是太高深的東西,
凡是能在電腦上執行運作的,統稱程式,舉例來說-

  1. 你要上網會打開瀏覽器瀏覽器是一支程式
  2. 你會下載通訊軟體(比如說: LINE)跟朋友聊天,LINE是一支程式
  3. 你期中要用word打報告,word是一支程式
  4. 你期末報告要做投影片上台報告,powerpoint是一支程式
  5. 你可能會用音樂播放器播放存在電腦上的音樂檔案,音樂播放器是一支程式

你會發現,你是能夠同時在電腦上執行許多程式的對吧?
比如說一邊打你的word報告、一邊上網跟朋友聊天、還一邊要聽音樂,
這要歸功於作業系統為你執行的程式做排程
以下談談如果電腦沒有作業系統的話會如何?

缺陷-用電腦猶如看電視

如果沒有作業系統的話,那麼你的電腦大概就像是只有電視的功能了,
你將無法主動關掉程式(這是「interrupt」的概念,後續再談),
所有程式會像是你要觀看電視節目,
你必須乖乖等待電視節目看完,
才能播放下一個電視節目,而且你中途還不能轉台。
所以沒有作業系統的話,
你連最基本的文書處理打報告可能都有困難。

然後你便想說,這種電腦也太爛了吧,
就算沒有管理程式的程式,
應該還是要能接收來自滑鼠跟鍵盤的訊號把程式關掉啊。

那我們讓電腦升級一點,
比如說不要作業系統,裝個訊號接收器之類的總行了吧?
你可以上網,
而且可以接受滑鼠的訊息,
在你用滑鼠左鍵按下右上角叉叉的時候可以把網頁關掉。

缺陷-同時只能執行一件事

那麼你會發現,
你在打word報告的時候,
你就不能跟同時上網又聽音樂了,必須先把word這支程式關掉,
你才能打開瀏覽器上網,
因為沒有作業系統,沒有同時執行程式的概念,(這邊指的是「排程」的概念,後續也會再談)
你一次就只能執行一隻程式。

缺陷-沒有記憶體管理,電腦上的資訊亂存

即便你可以忍受一次只能做一件事情的不便,
想說也好啊,做事不分心,
先做完word報告,再做powerpoint的期末報告投影片總行了吧?
然後你就發現怎麼做完powerpoint,
你辛辛苦苦打的word檔報告就不見了?
因為沒有記憶體管理,你的程式不知道存檔位置要存哪裡。

哦,這邊有個專有名詞-「記憶體」,
你可以把電腦的「記憶體」想像成是人的大腦,用來記憶東西用的
沒有記憶體管理的話,
那麼可能你同時兩隻程式要存放資料的地方剛好放在記憶體同一處,
那資料就不對了。
這狀況就好像人類大腦可能容量有限,
為了記住現在的事情,
自然而然將小時候發生的事情給忘了。
新的記憶洗去了舊的記憶一般。

以上就是今天的內容了,
希望給大家對於作業系統有個概念上的認識。


2 則留言

1
一級屠豬士
iT邦高手 1 級 ‧ 2019-12-05 11:45:08

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1
ccutmis
iT邦高手 8 級 ‧ 2019-12-05 16:00:15

大膽科學-如果電腦上沒有作業系統?

學生大膽回答-那就再也不用寫電腦作業了~歐耶!!!!

教授表示 /images/emoticon/emoticon05.gif

哈哈~ 這個很可以~
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改寫紙本的對學生有比較好嗎哈哈

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