楠木軒

五分鐘學編程:當初我要是這麼學習操作系統就好了!

由 谷太枝 發佈於 科技

學習編程,操作系統是你必須要掌握的基礎知識,那麼操作系統到底是什麼呢?

這還用説麼,操作系統不就是Windows、Linux、Mac、IOS、Android、IOS這類我們天天都在用的東西麼?

此話不假,但是操作系統作為計算機科學裏的一門基礎學科,肯定不能這麼接地氣對不對,總的來點高大上的概念,震懾一下你們吧。

根據百度百科的介紹,操作系統是管理計算機硬件與軟件資源的計算機程序,同時也是計算機系統的內核與基石。

操作系統需要處理如管理與配置內存、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入設備與輸出設備、操作網絡與管理文件系統等基本事務。操作系統也提供一個讓用户與系統交互的操作界面。

這個介紹足夠高大上了吧,那麼到底啥是操作系統呢,簡單來説,操作系統就是管理計算機硬件和軟件資源的一種軟件,計算機裏的硬盤、鼠標鍵盤、顯示器等設備,都要由它來管理,你打開遊戲、打開瀏覽器或者是看電影,也都要通過操作系統來執行。

沒有了操作系統,電腦就失去了靈魂,只是一堆硬件而已。

為什麼要學操作系統

瞭解了操作系統的基本概念之後,接下來我們再來看看,為什麼我們要學習操作系統呢?

首先,當然是因為面試要考啦。

其次,無論你學習什麼編程語言,和都避免不了和操作系統打交道,比如你學習C++,用到多線程技術,實際上操作系統才是負責管理進程和線程的,所以C++裏的線程常常要和操作系統的線程或者進程一一對應。

此外,你會學習到內存分配的知識,比如C++裏可以直接分配一段內存,此時實際上是調用操作系統提供的API進行內存分配。

操作系統不僅負責管理進程和線程的調度、內存的分配和管理,以及設備和IO的處理,還要負責管理文件系統和網絡。

最重要的是,操作系統要負責把代碼從硬盤加載到內存,再告訴cpu去讀取內存代碼,這是一切計算機運行的基礎。

如果不懂操作系統,你在未來學習編程語言的高級特效,涉及到線程進程調度,內存分配,或者是學習Linux相關的知識時,都會一頭霧水,所以,只有學會了操作系統,我麼才能夠更好地學習其他語言和技術。

如何學習操作系統

第一次接觸

第一次接觸操作系統同樣是在我研究生的時候,當時自學計算機網絡已經受到了驚嚇(被大部頭教科書勸退),於是學習操作系統時也更加的小心翼翼,當時我找了一本體量稍微小一點的《操作系統》教科書來學習。

用了大概一週左右的時間,我把這本書翻了一遍,隱隱約約還記得一些概念,進程和線程,進程調度算法、內存管理的分頁和分段,頁面置換算法,但其實當時壓根沒有理解這些東西,再過了一週之後也就忘得差不多了。

由於我當時找的多是C++方面的實習,很多公司對於操作系統的考察並不多,偶爾就問問線程和進程的區別,

於是對於操作系統的學習我當時並沒有多大的重視,畢竟還有一堆的書要啃呢,先都啃到位再説。

 入門學習階段

就這樣,我一直保留着只看過一本教科書的操作系統水平,全情投入到複習C++的偉業中了,然而當我學到半途中,總感覺有哪裏不對勁:C++中的線程和操作系統的線程是什麼關係。

我抱着這個疑問學完了其中原理。事後證明,在沒有操作系統基礎的情況下,越往上層學,摔得越慘,勿用浮沙築高台,説的便是這個道理,底子打好了,才能往上爬,否則都是浮雲。

我在實習的那段時間裏,再次意識到了操作系統這門課程的重要性,於是我找來了某乎強烈推薦的《深入理解計算機系統》這本史詩級大部頭,這本書其實並不是一本純粹的操作系統書籍,而是結合了計算機組成原理和操作系統兩方面的內容,基本上把計算機內部工作的那些原理都給講清楚了。

第一次看這本書的時候,我堅持了不到三天就放棄了,於是第二次看這本書,我在公司花了快一個月的時間才總算看得差不多。

在以前,我連什麼是x64什麼x86都搞不清楚,看完這本書之後,我好歹對CPU、內存、硬盤的工作方式,以及處理器的工作方式等內容有了一些理解,不得不説,這個時候我才算是對操作系統入了門。

 強化學習階段

光看書還不足以應對大廠的面試,大公司對操作系統的考察是很嚴格的,比如百度、騰訊和頭條,對於操作系統的要求還是比較高的。

除了進程和線程區別這種最簡單的面試題之外,還會有一些比較複雜的問題,比如”進程調度算法有哪些,講一下FIFO和LRU算法“、”內存中的分頁和分段有什麼區別,分頁裏的頁面置換算法有哪些,LRU是怎麼實現的、產生死鎖的必要條件,解決死鎖的辦法、線程間通信和進程間通信的方法都有哪些,具體怎麼使用...

此類問題,也算是比較常見的操作系統面試題,但是要回答清楚的話還是需要一定功力的。

當時我應對這類問題,基本上就是通過刷面經和背答案,對於很多原理性的東西理解得並不深刻,但是也沒有找到什麼解決辦法。

 衝刺階段

既然自己學了半天效果都不佳,那不如直接向大佬學習吧,於是我輾轉各大博客,技術社區...,看了很多關於操作系統的文章,發現確實有很多講的不錯的內容,看起來比自己死記硬背要靠譜的多了。

最早看的優質內容是碼農翻身作者劉欣老師,真的是相見恨晚,他有十幾篇是專門講解操作系統的,從CPU開始,講到內存、硬盤、線程、進程,每篇文章都是用故事化的文字介紹這些計算機裏最硬核的觀念,可以説是四兩撥千斤了。

看完這個系列的操作系統文章之後,我對於操作系統中的一些疑惑基本上也都消除了,再回去看一看那些面試題,覺得也沒那麼複雜了。

當然了,對於面試題我們還是要認真準備的,該翻的面經要翻,該搞懂的面試題一個也不能放過,有了之前的基礎之後,再去搞懂這些面試題就簡單很多了,至此,我對於操作系統的學習也算是告一段落。

推薦書籍資源:

《深入理解計算機系統》、《操作系統導論》...

最後祝小夥伴們早日學有所成~