計(jì)算機(jī)

從前，有一臺(tái)機(jī)器，體積巨大，每秒鐘可以完成數(shù)千次加法運(yùn)算當(dāng)它出名后，人們給它起了個(gè)名字:計(jì)算機(jī)

除了加法，它還能算平方，立方，正弦，余弦，比人腦快多了。

很多程序來(lái)到這里，想在上面運(yùn)行，感受飛翔的感覺(jué)。

來(lái)，來(lái)，排隊(duì)，一個(gè)接一個(gè)，電腦管理員說(shuō)。

程序一個(gè)接一個(gè)地排好隊(duì)，等待管理員召喚。

執(zhí)行完一個(gè)，管理員會(huì)拿出來(lái)?yè)Q成下一個(gè)開(kāi)始執(zhí)行。

伴隨著時(shí)間的推移，程序抱怨:排隊(duì)等待十分鐘，執(zhí)行三秒鐘管理員太慢了，他們把所有的時(shí)間都花在排隊(duì)上能不能讓電腦自動(dòng)切換程序而不是手動(dòng)

人工操作的速度比計(jì)算機(jī)慢得多，人機(jī)矛盾日益突出人類(lèi)決定重新設(shè)計(jì)機(jī)器，開(kāi)發(fā)出控制程序在它的命令下，程序可以批量執(zhí)行，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)切換不需要人工干預(yù)，效率提高了很多

多道程序設(shè)計(jì)

來(lái)這里的程序越來(lái)越多，等待執(zhí)行的隊(duì)列也越來(lái)越長(zhǎng)。

有的程序不耐煩了，問(wèn)控制程序:大哥，你看前面那個(gè)家伙在做輸入輸出，CPU空著，暫時(shí)不用了這不是浪費(fèi)嗎為什么不叫下一個(gè)來(lái)執(zhí)行

控制程序皺著眉頭說(shuō):這怎么可能呢前一個(gè)程序執(zhí)行的所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在內(nèi)存中，然后再放入程序如果壞了，誰(shuí)來(lái)負(fù)責(zé)而且，CPU只有一個(gè)前一個(gè)程序完成輸入輸出后該怎么辦

大家都無(wú)言以對(duì)，誰(shuí)也拿不出主意眾人紛紛嘆息，只好作罷，繼續(xù)等待

但是，聰明的人類(lèi)發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問(wèn)題:讓一個(gè)程序獨(dú)占電腦，是一種資源浪費(fèi)當(dāng)執(zhí)行I/O時(shí)，CPU是空閑的，當(dāng)執(zhí)行I/O時(shí)，總是有一個(gè)空閑的輸入/輸出設(shè)備

于是人類(lèi)重新設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)，開(kāi)發(fā)了新版本的控制程序這次允許多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入電腦執(zhí)行

如果程序A執(zhí)行I/O，就把CPU釋放出來(lái)給另一個(gè)程序B執(zhí)行，然后B執(zhí)行I/O一段時(shí)間，再把CPU分配給A執(zhí)行，相互交替，這樣就不會(huì)浪費(fèi)了！

時(shí)間分片

可是沒(méi)過(guò)多久，新的問(wèn)題又出現(xiàn)了。

這一天其他程序都在排隊(duì)等控制程序翻牌，左等右等都沒(méi)有傳喚所有的程序都很著急，他們質(zhì)疑控制程序

當(dāng)他聽(tīng)到這些時(shí)，所有的程序都很生氣。

這怎么可能呢太自私了

你不關(guān)心這個(gè)控制程序你有什么用

趕緊想辦法！

我沒(méi)辦法他不執(zhí)行輸入輸出，我也拿不到CPU的控制權(quán)對(duì)此我無(wú)能為力，控制程序嘆息道

節(jié)目里各種爭(zhēng)論，吵得不可開(kāi)交。

敏感的人類(lèi)再次發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)大量的研究，他們開(kāi)發(fā)了一種叫做中斷的技術(shù):他們可以向CPU發(fā)送中斷信號(hào)。CPU收到信號(hào)后，不得不停止手頭的工作，轉(zhuǎn)而執(zhí)行控制程序來(lái)處理中斷信號(hào)，這樣控制程序才能獲得控制權(quán)！

為了使控制程序及時(shí)獲得控制權(quán)，人類(lèi)創(chuàng)造了一個(gè)中斷源，它周期性地向CPU發(fā)送中斷信號(hào)，這就是所謂的時(shí)鐘中斷。

升級(jí)之后，控制程序又開(kāi)始工作了，很多程序都風(fēng)聞到了。

大哥哥，聽(tīng)說(shuō)你又升級(jí)了這次你改了什么你能修好無(wú)限循環(huán)程序嗎，一個(gè)程序問(wèn)道

大家排好隊(duì)，聽(tīng)好了，現(xiàn)在分成時(shí)間片每個(gè)節(jié)目每次只有很短的時(shí)間

時(shí)間到了，我還沒(méi)執(zhí)行完怎么辦。

你不用擔(dān)心，都是依次進(jìn)行的，下一輪還有機(jī)會(huì)執(zhí)行，控制程序解釋道。

我們有這么多的程序，這是下一輪，所以我們不能等很長(zhǎng)時(shí)間

這臺(tái)電腦已經(jīng)從里到外升級(jí)了雖然變小了，但是里面全是大規(guī)模集成電路

聽(tīng)完所有的節(jié)目，一片嘩然幾十萬(wàn)，我的乖乖！這也太快了吧，大家體驗(yàn)一下

說(shuō)完，大家都整裝排隊(duì)，準(zhǔn)備登上升級(jí)后的電腦去跑步。

果然，升級(jí)后的電腦運(yùn)行速度很快在時(shí)鐘中斷的情況下，控制程序總能準(zhǔn)時(shí)獲得對(duì)CPU的控制權(quán)，在背后默默控制程序的運(yùn)行，所有的程序都不會(huì)感覺(jué)到自己停了

情況

可是，雖然電腦速度越來(lái)越快，但吸引眼球的程序也越來(lái)越多，這些程序的功能也越來(lái)越復(fù)雜。

漸漸地，節(jié)目不再滿足于現(xiàn)狀，新的問(wèn)題開(kāi)始出現(xiàn)。

有的程序處于睡眠狀態(tài)，有的程序同步等待，浪費(fèi)時(shí)間所有人都向控制程序抗議，但控制程序說(shuō)，所有程序都應(yīng)該一視同仁，公平對(duì)待大家都不敢當(dāng)面說(shuō)，背地里卻罵他不作為

控制程序把這個(gè)問(wèn)題反饋給了人類(lèi)，聰明的工程師們開(kāi)始琢磨:所有程序排隊(duì)輪換，確實(shí)不合適這些程序要分成不同的狀態(tài)，只有準(zhǔn)備好的程序才有資格執(zhí)行

人類(lèi)一口氣做出了多個(gè)任務(wù)狀態(tài)，創(chuàng)建，準(zhǔn)備，運(yùn)行，阻塞，終止。

控制程序變得復(fù)雜了本來(lái)只需要一個(gè)一個(gè)調(diào)用執(zhí)行就可以了現(xiàn)在，需要記錄它們的狀態(tài)，并選擇具有適當(dāng)狀態(tài)的程序來(lái)運(yùn)行，這增加了很多工作量

優(yōu)先

本以為這樣的改變大家都會(huì)滿意，沒(méi)想到有幾個(gè)油嘴滑舌的人私下找到控制程序:兄弟，我們幾個(gè)程序?qū)?shí)時(shí)性要求比較高能不能把整個(gè)VIP隊(duì)列給我們，不要和他們一起排隊(duì)，優(yōu)先給我們

控制程序臉色發(fā)青，斷然拒絕。

其中一個(gè)人說(shuō)，我們的項(xiàng)目非常重要如果時(shí)間耽誤了，你能承受嗎

沒(méi)辦法，控制程序只能再次反饋給人類(lèi)工程師想想，確實(shí)所有程序優(yōu)先級(jí)都一樣，真的太草率了

工程師再次升級(jí)了控制程序這次不僅劃分了任務(wù)狀態(tài)，還設(shè)置了不同的優(yōu)先級(jí)，劃分了不同的團(tuán)隊(duì)，讓程序去各自的優(yōu)先級(jí)團(tuán)隊(duì)排隊(duì)，優(yōu)先處理優(yōu)先級(jí)高的程序

而且，如果有高優(yōu)先級(jí)程序，即使低優(yōu)先級(jí)程序的時(shí)間片還沒(méi)有用完，也會(huì)被剝奪執(zhí)行機(jī)會(huì)工程師稱(chēng)之為先發(fā)制人

可是這一次，控制程序把所有人都蒙在鼓里如果我們知道他們被分成了369等，那將是一場(chǎng)災(zāi)難

經(jīng)過(guò)這一輪的變化，大家終于過(guò)上了平靜的生活。

多核時(shí)代

硬件技術(shù)發(fā)展太快了有一天，人類(lèi)興奮地告訴控制程序:現(xiàn)在CPU里有多個(gè)核心，真的可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)程序了

但是對(duì)于控制程序來(lái)說(shuō)，這不是一個(gè)好消息本來(lái)一核的程序調(diào)度管理就已經(jīng)夠他忙的了現(xiàn)在內(nèi)核多了，調(diào)度管理任務(wù)就更復(fù)雜了最初，它只是一個(gè)具有多個(gè)優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列現(xiàn)在，每個(gè)內(nèi)核都必須有一個(gè)集合這真的是一件值得思考的大事

人類(lèi)開(kāi)始對(duì)控制程序進(jìn)行操作，使其變得越來(lái)越復(fù)雜和強(qiáng)大。

最后給了他一個(gè)新名字:操作系統(tǒng)。

PS:故事歸故事操作系統(tǒng)這個(gè)名字是多核之后才出現(xiàn)的

另外，現(xiàn)代操作系統(tǒng)更加復(fù)雜，各種因素交織在一起，狀態(tài)，搶占，優(yōu)先級(jí)，動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)，動(dòng)態(tài)時(shí)間片和親和度，綜合調(diào)度，多種調(diào)度算法并存。