18. 操作系统-Operating Systems_哔哩哔哩_bilibili
1. 简介
在第 18 集中，视频主要介绍了操作系统（Operating Systems）的发展历史、功能和重要性。视频回顾了从 1950 年代计算机只能运行单个程序到现代操作系统支持多任务处理、多用户和内存保护的演变过程。
2. 计算机早期的程序运行方式
2.1 单一程序运行
- 1940 和 1950 年代，计算机每次仅能运行一个程序。
- 程序员通过打孔纸卡编写程序，然后交给计算机操作员载入计算机运行。
2.2 批处理系统的诞生
- 计算机速度加快，手动加载程序耗时变得难以接受。
- 批处理系统允许一次性加载多个程序，计算机自动运行一个程序后接着运行下一个，减少了人工干预时间。
3. 操作系统的出现
3.1 管理外设的难题
- 早期计算机配置不同，程序员需要编写大量低级代码与不同型号的外设交互。
- 操作系统通过设备驱动程序（device drivers）简化了这一过程，提供标准化接口，减轻了程序员的负担。
3.2 虚拟内存和内存保护
- 虚拟内存技术允许程序假定内存是连续的，而操作系统在幕后处理实际的物理地址。
- 内存保护确保程序在遇到错误时只影响自身内存，不干扰其他程序，有效提升了系统的稳定性和安全性。
4. 多任务处理和时间共享
4.1 Atlas Supervisor
- 1962 年，英国曼彻斯特大学的 Atlas 计算机上实现了多任务处理（multitasking），能够通过调度机制在单个 CPU 上同时运行多个程序，提高了计算资源的使用效率。
4.2 多用户系统
- 1970 年代，计算机快速发展，支持多用户同时使用。
- 这一时期的多用户系统需要分时操作系统（time-sharing OS）来公平分配计算资源，使得每个用户都能有效利用计算机。
5. 安全性与简约设计
5.1 Multics 操作系统
- 1969 年发布的 Multics 系统从设计初期就着重于安全性，但是复杂的设计导致其运行效率不佳。
5.2 Unix 操作系统
- 为了简化操作系统，Dennis Ritchie 和 Ken Thompson 开发出 Unix，将核心功能（kernel）与其他工具分开，保持系统简洁高效。
6. 个人电脑的兴起
- 1980 年代初，个人电脑普及，需要简单实用的操作系统。
- MS-DOS 成为早期家用电脑的主流操作系统，虽然缺乏多任务和内存保护，但基于其简便性，接受度高。
7. 现代操作系统
- 现代操作系统如 Mac OS X、Windows 10、Linux、iOS 和 Android 支持多任务处理、虚拟内存和内存保护，可以同时运行多个程序，极大提升了计算机的使用体验和效率。
8. 总结
- 操作系统的诞生解决了早期程序运行的手动操作问题。
- 操作系统通过设备驱动和虚拟内存简化了程序与硬件交互的复杂性。
- 多任务处理和内存保护是操作系统的关键功能，提升了资源利用率和安全性。
- Unix 和后来的操作系统将核心功能和工具分离，优化系统设计。
- 个人电脑的兴起推动了简易操作系统的发展，而现代操作系统则更为复杂和功能丰富。
