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大家好，歡迎來(lái)到6.S081 --- 操作系統(tǒng)這門(mén)課程。我的名字叫Robert，我會(huì)與Frans一起講這門(mén)課。David，Nicholas會(huì)作為這門(mén)課程的助教。在我們?cè)诰€授課的過(guò)程中，請(qǐng)盡情提問(wèn)。你可以直接語(yǔ)音打斷我，或者通過(guò)聊天窗口提問(wèn)，我們工作人員會(huì)關(guān)注聊天窗口。順便說(shuō)一下，我們也會(huì)通過(guò)視頻錄制這門(mén)課程，之后我們會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布視頻，這樣方便你復(fù)習(xí)，對(duì)于沒(méi)能參加課程的同學(xué)也可以通過(guò)視頻觀看。

接下來(lái)我想從列出這門(mén)課程的目標(biāo)來(lái)開(kāi)始。這門(mén)課程的目標(biāo)有：

理解操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)是指整體的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)是指具體的代碼長(zhǎng)什么樣。對(duì)于這兩者，我們都會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間講解。

• 為了深入了解具體的工作原理，你們可以通過(guò)一個(gè)小的叫做XV6的操作系統(tǒng)，獲得實(shí)際動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)研究現(xiàn)有的操作系統(tǒng)，并結(jié)合課程配套的實(shí)驗(yàn)，你可以獲得擴(kuò)展操作系統(tǒng)，修改并提升操作系統(tǒng)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并且能夠通過(guò)操作系統(tǒng)接口，編寫(xiě)系統(tǒng)軟件。
  

所以，這些就是你將要在課程中完成的內(nèi)容。

我們同時(shí)也對(duì)操作系統(tǒng)本身的目標(biāo)感興趣。對(duì)于操作系統(tǒng)的目標(biāo)，我也列出了幾個(gè)點(diǎn)。你知道的，市面上有大量不同的操作系統(tǒng)，通常來(lái)說(shuō)，他們都有一些共同的目標(biāo)。

• 第一個(gè)就是抽象硬件。通常來(lái)說(shuō)，你會(huì)買(mǎi)一個(gè)計(jì)算機(jī)，里面包含了CPU，內(nèi)存，但是這是一種非常低層級(jí)的資源。幸好我們有一些應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了高層級(jí)的接口和抽象，例如進(jìn)程，文件系統(tǒng)。這些高層級(jí)的接口和抽象（Abstraction）方便了應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，也提供了更好的移植性。

• 操作系統(tǒng)的另一個(gè)重要的任務(wù)是：在多個(gè)應(yīng)用程序之間共用硬件資源。你可以在一個(gè)操作系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行文本編輯器，程序編譯器，多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)等等。操作系統(tǒng)能非常神奇的在不相互干擾的前提下，同時(shí)運(yùn)行這些程序。這里通常被稱(chēng)為multiplex。
  

• 因?yàn)樵诓僮飨到y(tǒng)中可能同時(shí)運(yùn)行很多程序，即使程序出現(xiàn)了故障，多個(gè)程序之間互不干擾就變得非常重要。所以這里需要隔離性（Isolation），不同的活動(dòng)之間不能相互干擾。
  

• 但是另一方便，不同的活動(dòng)之間有時(shí)又想要相互影響，比如說(shuō)數(shù)據(jù)交互，協(xié)同完成任務(wù)等。舉個(gè)例子，我通過(guò)文本編輯器創(chuàng)建了一個(gè)文件，并且我希望我的編譯器能讀取文件，我絕對(duì)想要數(shù)據(jù)能共享。所以，我們希望能在需要的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)共享（Sharing）。
  

• 但是在很多場(chǎng)景下，用戶(hù)并不想要共享，比如你登錄到了一個(gè)公共的計(jì)算機(jī)，例如Athena，你不會(huì)想要其他人來(lái)讀取你的文件。所以在共享的同時(shí)，我們也希望在沒(méi)有必要的時(shí)候不共享。這里我們稱(chēng)為Security或者Permission System或者是Access Control System。
  

• 另一個(gè)人們認(rèn)為操作系統(tǒng)應(yīng)該具有的價(jià)值是：如果你在硬件上花費(fèi)了大量的金錢(qián)，你會(huì)期望你的應(yīng)用程序擁有硬件應(yīng)該提供的完整性能，但是很多時(shí)候你只負(fù)責(zé)應(yīng)用程序編程，你會(huì)期望操作系統(tǒng)也必須保證自身提供的服務(wù)不會(huì)阻止應(yīng)用程序獲得高性能。所以操作系統(tǒng)需要至少不阻止應(yīng)用程序獲得高性能，甚至需要幫助應(yīng)用程序獲得高性能（Performance）。
  

• 最后，對(duì)于大部分操作系統(tǒng)，必須要支持大量不同類(lèi)型的應(yīng)用程序，或許這是一個(gè)筆記本，正在運(yùn)行文本編輯器，正在運(yùn)行游戲，或許你的操作系統(tǒng)需要支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和云計(jì)算。通常來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)并構(gòu)造一個(gè)操作系統(tǒng)代價(jià)是非常大的，所以人們總是希望在相同的操作系統(tǒng)上，例如Linux，運(yùn)行大量的任務(wù)。我認(rèn)為大部分人都已經(jīng)跑過(guò)Linux，并使用了我剛剛描述的所有的場(chǎng)景。所以，同一個(gè)操作系統(tǒng)需要能夠支持大量不同的用戶(hù)場(chǎng)景。
  

我們期望操作系統(tǒng)能夠同時(shí)支持上面所有的目標(biāo)。我們?cè)谶@門(mén)課程中，會(huì)介紹更多有關(guān)這些目標(biāo)的內(nèi)容。