# 3.1 操作系统（Operating Systems）

## 3.1.1 操作系统简史

![OS 简史](https://275040345-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FycDQGvckh16RY095vh62%2Fuploads%2FKMn8DCxk9S2EI8j6ltma%2F0.png?alt=media)

## 3.1.2 OS 特性

### 多任务处理（multitasking）

在运行 I/O 相关程序等待调用相关外部设备时，先将程序休眠运行另一个程序，等待 I/O 操作结束后标记为“可继续运行”，在之后某时刻安排给 CPU 执行，实现多个程序的同时运行，在单个 CPU 上共享时间。

### 内存管理（Memory Allocation）

多任务处理使得每个程序都会占用一些内存，为保证切换程序时相关数据不丢失，我们可以为每个程序分配专属内存块。

当某个程序需要更多内存，则继续向操作系统请求。OS 会决定是否同意分配、分配哪些内存块。这导致程序所分配到的内存可能是非连续的，程序员难以跟踪使用，因此 OS 会将内存地址虚拟化（virtualize），称为「虚拟内存」（Virtual Memory）。

使用虚拟内存后，OS 会自动处理虚拟内存和物理内存之间的映射，程序可以假定自己所分配到的内存总是从地址 0 开始。

![memory allocation](https://275040345-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FycDQGvckh16RY095vh62%2Fuploads%2FvybBzfDIrxU9YjqWEBQ4%2F1.png?alt=media)

以程序 A 和 B为例：B 分配到的内存地址是 1000 到 1999，但对于程序而言，它所看到的地址是 0\~999；而对于程序 A 而言，第二次请求分配后，它有了 2000 个连续地址的内存，但实际上第二次分配的物理地址是 2000\~2999。

### 受保护内存（Memory Protection）

为不同程序分块分配专属内存范围，将其各自隔离同时也可以实现对内存的保护，在防止恶意软件（如病毒）入侵时很有帮助，这样带病毒的程序只会损害自己的内存。