OS笔记一：操作系统是什么以及计算机如何加载它

• 要学到什么程度？ 能改操作系统，知道操作系统为我们提供了哪些接口，并且知道这些接口内部的实现原理
  

操作系统是一个管理硬件的软件，存储在硬盘上，而计算机的运行机制是从内存取址，然后加载到CPU执行，因此要运行操作系统，就要把操作系统加载到内存，然后让CPU从内存取址执行。本文主要论述了OS是什么，计算机怎么工作以及如何把OS加载到内存。

什么是操作系统

情景引入

在屏幕上输出hello,world时，为什么不给CPU指令，让CPU把内存中存储的h,e,l,l,o分别通过总线传给显存，然后显示呢？为什么只运行printf("hello,world"); 就行了而不直接操作硬件呢，其他的工作是谁做了呢？
是操作系统！

操作系统都要帮我们管理哪些硬件

• CPU
• 内存
• 磁盘
• 文件系统
• 终端
• 多核CPU
• 网络
• 电源

操作系统是控制硬件的软件，那计算机是如何加载操作系统的呢？

要回答这个问题需要知道：

1. 计算机是怎么工作的，从图灵提出不能改变控制器内容的图灵机模型，到图灵又提出可以在纸袋上设置控制器内容的通用图灵机模型，再到冯诺依曼提出存储程序思想。总结起来就是：计算机把程序和数据存储在内存中，然后用IP(instruct poing或者也叫pc) 指向一条指令，通过总线将这条指令加载到CPU中执行，然后IP移动，不断取址执行
   
2. 知道了计算机是取址执行的了以后，计算机要加载操作系统，肯定要通过指令实现，那么计算机怎么用指令加载操作系统的呢？
3. 计算机通电以后指令的执行顺序
   在内存中有一部分是固化的，即ROM BIOS部分，位置为0xFFFF0, 而在硬件中会设置上电时CS = 0xFFFF， IP = 0x0000，所以计算机执行的第一条指令就是ROM BIOS的第一条指令，在这部分计算机会检查硬件部分有没有问题，没有问题的话就会读入一个扇区(512字节)放到内存，而这个扇区就是操作系统的引导扇区。 具体如下：
   
4. 引导扇区会让计算机干什么呢？
   1. 输出logo
   2. 加载setup
   3. 加载system
      
      至此，操作系统就都在内存里了，可以取址执行了~

计算机是怎么工作的

计算机是一个计算模型的实现，这个模型就是图灵机，图灵机的控制器内的逻辑是写死的，有一定的局限性。

为了实现控制器逻辑可变，图灵还提出了通用图灵机

但是现在只是一个计算模型，并不能真实使用。

如何实现从通用图灵机到现在广泛意义上的计算机呢
冯诺依曼的存储程序思想
取址执行
将内存里IP指向的指令放入CPU执行，然后不断地取址执行