计算机操作系统

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根据《计算机操作系统》（汤小丹、梁红兵等编写的教材）中的内容，操作系统的主要功能是处理机管理功能（进程管理）、存储器管理功能、设备管理功能、文件管理功能、操作系统与用户之间的接口。

进程管理：进程的创建、终止、挂起与激活、阻塞与唤醒。进程间的通信机制，更小粒度的线程。进程的调度，也就是进程占用CPU完成任务。

存储器管理：如何管理内存、如何分配内存等。因为进程是可执行程序加载到内存，才形成的。内存管理，主要包括的常见的段式内存管理、页式内存管理、段页式内存管理。针对页式内存管理，还有页面的换入换出。

设备管理：操作系统，说白了就是管理硬件的，包括磁盘、网卡、声卡等等。它们也是受到CPU的控制，CPU发出控制信号，比如读写，通过地址线发出要操作的设备地址，从而完成设备的控制。其中，设备和内存共享地址线，地址线会进行划分，比如某些地址范围0x00_00_00_00——0x10_00_00_00访问内存，某些地址范围0x10_00_00_00——0x20_00_00_00访问其他设备。

x86实模式下的内存布局

基于RISC-V指令集的SiFive研发的SoC开发板内存映射

文件管理：这个容易理解，就是日常办公的文件，比如word文档、图片、视频等等文件，怎么存储在硬盘中，另外，进行系统编程时，如何对文件进行IO操作。这都是文件管理的范畴，也就是文件系统的范畴。更深一层，一些存储研发的技术，其本质就是通过算法研究，如何在磁盘存储文件更加高效。

操作系统接口：目前常见的系统，主要是界面的Windows系统、Mac系统。命令行界面的，主要就是Unix、Linux系统。前者，提供了友好的界面操作接口，通过鼠标、键盘操作系统。而后者，就是黑乎乎的命令行窗口，通过shell命令进行系统操作。这些，仅仅是操作系统使用。另外，针对程序员，还提供了系统调用接口，也就是常见的C库接口，方便程序员进行编程。

Unix/Linux 系统程序、库函数、系统调用的分层关系

PS：后面，基于上述的“需求”，对操作系统进行编码实现，帮助我们完成对操作系统的充分理解。预期实现x86架构的指令集、ARM架构的指令集、RISC-V架构的指令集。