<Operating System: Three easy pieces中文版翻译>

操纵系统概要

如果你是正在学习操作系统课程的在读学生，应该已经对计算机程序运行有一定概念了，如果没有这方面的概念，那么本书（以及相关课程）对于你来说会很困难--或许不适合你，或者你可以先去最近的书店买几本相关的介绍基础知识的书籍。

那么，程序是怎么运行的呢？ 是的，一个运行中的程序只做一个非常简单的事：执行计算机指令，每秒数以百万计（现在甚至是数十亿）。处理器（CPU）从内存中取得指令，然后执行（注：执行处理器支持的指令，例如两个数相加，访问内存，检查条件状态等）。执行完一条指令后，处理器接着去执行下一条指令，一直重复这个过程，直到程序执行完。

至此，我们只描述了冯•诺依曼计算模型，看起来很简单，是不是？但是在本课程

难题：如何虚拟化资源

这个难题的答案很简单：操作系统（OS）是如何虚拟化资源的呢？这是问题关键。操作系统为什么这么做不是重点，但是答案很明显：这么做会让系统更易用。因此，我们重点关注如何实现：OS是通过什么机制与策略来实现资源虚拟化的？OS怎么做到这么有效率的？需要什样的硬件来支持？
注意一点，我们用“难题”，就像本段这样着重引用的文字，是为了引出并解决在构建操作系统过程中遇到的具体问题。因此，在这种特别议题的注释中，你将会找到一个或多个“难题”（是的，多个）。当然，这些注释里的内容会给出解决方案，或者至少是基本思路。

中我们将要学习的主要目标是在程序运行时，让系统易用，以及在这个过程中其他杂乱的事情。

事实上，有这么一个软件体，负责让软件易于运行（表面上，甚至可以允许你同时运行多个），让程序共享内存，可以与硬件设备沟通，以及其他有趣的事情。这个软件体就叫做操作系统（OS），能够确保系统操作准确，有效并且易用。

一般操作系统主要的实现方法是一种叫做虚拟化的技术。就是，操作系统获取物理资源（例如CPU，内存，硬盘）并将其转换位一种更通用，更有效，更易用的虚拟形式。因此，我们有时候称操作系统叫虚拟机（译者注：JVM是在操作系统之上又一层的抽象，本质上与操作系统类似，但不要混淆）。

当然，为了让用户告诉操作系统做什么需要利用这种虚拟机提供的功能（如运行程序，分配内存，访问文件）， 操作系统还提供各种可以调用的接口（API）。一个典型的操作系统，实际上会导出几百个系统调用接口来让应用程序调用。因为操作系统提供这些调用来运行程序，访问内存和设备以及其他活动，我们有时也说操作系统提供了标准库给应用程序。

最后，由于虚拟化可以让多个程序运行（共享CPU），并且这些程序可以同时地获取自己的指令和数据（共享内存），同时地访问设备（共享硬盘，打印机等），操作系统被认为是资源管理者。CPU，内存和硬盘这些都是系统的资源，操作系统担当了管理资源地角色，高效，公平，认真地做着自己地各种工作。

为了进一步理解操作系统地角色，我们一起看几个例子。

2.1 虚拟化CPU

图2.1是我们的第一个程序，做的事情不多。实际上，只调用了Spin()，一个重复检查系统时间一旦到达1秒就返回（译注：可以理解为持续1秒的定时器）。然后打印出用户在运行该程序时命令行里给的字符串，然后再调用Spin()，再打印，无限持续下去。

我们把这个程序保存为cpu.c文件并且编译然后运行在一个单核CPU的操作系统上。如下：

prompt> gcc -o cpu cpu.c -Wall 
prompt> ./cpu "A"
A 
A 
A 
A 
ˆC 
prompt>

不太有趣。系统运行这个程序，不断地等待一秒一秒地逝去。一秒一过就打印一次用户给定地字符串（例子中，是一个字母“A”）。注意，这个程序将一直运行，只有按下“Ctrl-c”（在Unix系统上意思是终止程序运行）才会停止。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> 
#include <sys/time.h>
#include <assert.h> 
#include "common.h"
int main(int argc, char *argv[]) { 
  if (argc != 2) { 
    fprintf(stderr, "usage: cpu <string>\n"); 
    exit(1); 
  } 
  char *str = argv[1]; 
  while (1) {
    Spin(1); 
    printf("%s\n", str);
  } 
  return 0;
 }
图2.1：循环打印

<未完，待续。。。>