复习：计算机只认识二进制

所以，@想一想@：大家是用01010100001……和电脑一起玩么？

现代操作系统

如果你的电脑是自己攒的，硬件组装完成之后的第一件事就是：安装windows。

windows就是一种操作系统（Operation System）：

• 管理和控制计算机 硬件 与 软件 资源的计算机 程序，（复习软硬件分离：我们通过软件/代码/程序操作计算机）
• 是直接运行在“裸机”上的最基本的 系统软件，
• 任何其他（应用）软件都必须在操作系统的支持下才能运行。

常用操作系统

图标	说明	特点
	windows	图形化界面（GUI），以窗口（window）为核心，主要用于PC（Personal Computer）
	Linux	命令行（演示）、主要用于服务器、开源免费
	苹果	MacOS（用于PC）和iOS（移动端）
	Android	用于移动端设备（手机和平板）
	Chrome	试图用一个浏览器代替操作系统：配合Chrome笔记本发行

补充知识：

• 计算机分类：超级计算机 > 大型机 > 小型机 > 微型机（1981年IBM推出）> 单片机
• cmd窗口：可使用DOS（DOS是windows之前的微软操作系统）命令，但本身不是操作系统

更多详见：弯道才能超车：操作系统那些年

@想一想@：为什么在手机上安装APP的时候，要区分Anroid版还是iOS版？

操作系统的功能

我们先说容易理解的，和我们开发关系不大的，O(∩_∩)O~

更友好的用户界面（User interface）

G(Graphic)UI vs cmd

• Windows，典型的GUI，名称的由来就是其独特的交互“视窗”
• Linux，典型的cmd
  

其他，苹果也是靠UI颜值（华丽流畅）俘获用户

用户管理

一人一机 => 多人一机（PC） => 一人一机（手机）

网络通讯（Networking）

网卡：有线 vs 无线

互联网时代到来：网络连接是计算机的一个功能 => 计算机是网络的一个终端

安全机制（Security）

注意：权限≠安全（举例：权限是门，安全是锁）

• 权限涉及：用户管理（超级管理员/普通用户/访客……）
  
• 安全涉及：病毒/木马/加密/黑客攻防……
  

曾经的争论：Linux 比 windows 更安全吗？

尘埃落定：

• Linux有先天优势：更简单（做多错多）、开源（阳光是最好的防腐剂）
• 用户习惯：windows是普通用户，Linux是专业用户
• 攻击windows成本利益比更高
• windows的安全性已经越来越高

驱动程序（Device drivers）

安装操作系统的时候，一般也就安装好了驱动程序。（一般操作系统自带常用驱动程序）

驱动（程序）是一种可以使计算机和设备进行相互通信的特殊程序。相当于硬件的接口（？），操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作。

演示：此电脑 - 管理 - 设备管理器 - 某硬件 - 右键：更新驱动程序

所谓设备，典型的就包括：鼠标键盘/声卡/网卡/摄像头……

理解：

• 操作系统能够响应用户的操作，或者说控制硬件的运行，靠的就是驱动程序
• 基于操作系统的开发人员，不需要了解底层的驱动。（这就是封装的作用，其实具有浏览器的前端开发、基于.NET或JVM（Java）的后端开发，连操作系统都不用过多的了解）

驱动可以是操作系统开发人员编写，也可以是硬件厂商编写（事实上是双方共同编写）。其实，操作系统对驱动的支持就构成了一个强大而难以替代的“生态”。

文件系统（File system）

普通用户，日常接触最多的，还是文件管理。理解：

• 文件：演示：显示后缀名和隐藏文件
  说明：
  
  • windows操作系统才要求后缀名，linux可以没有……
  • 后缀名仅供windows便捷的确定文件类型，自动呈现图标、确定调用软件等
    
• 文件夹：文件夹层层嵌套，形成了一个“树”状结构
  
  
• 路径：如何找到某个文件/文件夹，比如：C:\Users\tanye\Desktop\桌面快捷\零碎图片\plan

其中，文件可以被分为两种：

• 文本文件：能使用通用编码格式（复习）解码成人类可读的文字符号，表现为能直接用记事本打开，不是乱码
  
• 二进制文件：非文本文件都可以统称为二进制文件。这种文件需要特定的软件按特定的方式读取并处理

常用DOS命令

演示：打开cmd窗口

盘符转换：直接F:（不要忘记后面的冒号）

目录操作：

• dir（directory）：显示当前目录下所有文件/文件夹
  
• md（make directory）：创建一个文件夹
• rd（remove directory）：删除文件夹
• cd（change directory）：转到文件夹
  
  • 绝对路径：盘符打头直接定位
  • 相对路径：当前目录和上一级目录用..（两个点）表示

文件操作：   

• type nul > [filename]：本义是将nul（空）导入filename中，filename既然不存在，就新建一个
• [应用程序]：直接输入应用程序名称，就可以打开该应用程序；后接文件名，就用该应用程序打开该文件
• del：删除文件
  

概念理解【选】

（较为抽象：下期移到J&C部分）

I/O（Input/Output）：很多编程语言会用IO来代表文件操作。这是因为以CPU和内存，或者当前运行时（简单理解为当前在CPU和内存中运行的程序）为参照物，文件的读写就是输入输出的过程。

流（stream）：在对文件进行读写的时候，我们有时候会说“文件流”，有时候我们还会听到“数据流”的说法，啥意思？

文件的本质是一个有序的（ordered）命名的（named）字节（byte）组合，对文件的读取和写入，就像给池塘抽水灌水一样，会形成和水流一样的数据流（stream）。

除了文件读写会形成“流”，网络数据交换也可以是“流”，甚至内存里面的大段数据移动，也可以是“流”……

序列化（serilize）：简单的理解，内存中存放数据（对象）的格式/方式，和外存（硬盘/网络）中存放数据（文件）的方式是不一样的。如果我们需要将内存中的对象用硬盘保存（或网络传输），就需要将其序列化，即转换成文件的字节流格式。反之，将以文件格式的数据还原成内存中的对象，就被称之为反序列化（deserialize）。

内存管理

地址映射

内存（外存也一样）是一块一块的，每一块都有它的地址。（联想：宿舍/街区/仓库）

归根结底，我们的程序，总是通过地址找到内存，然后再读取到其中的数据。

• 1、2、3：地址
• 源栈、飞哥、一起帮：存储内容

内容还可以是另一个内存的地址。

内存的地址又被称之为指针（pointer），或者引用（reference）。

物理 vs 逻辑 vs 虚拟

没有操作系统的时候，程序直接使用内存的物理（真正的）地址。

@想一想@：这样做的问题在哪里？

引入操作系统之后，

1. 只有操作系统才知道计算机内存的真实物理地址
2. 应用程序使用的内存地址是虚拟的、逻辑的
3. 为了最终实现程序目的，需要在物理地址和虚拟地址之间建立关系，这被称之为映射。
   

现代编程语言更进一步，通过编译/解释器、垃圾回收等机制，让开发人员根本（至少99.99%的时候）不用操心内存的使用。

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