一、没有操作系统的时候

最早用计算机的方式跟用机床差不多：人工装纸带、拨开关，一人独占整台机器。 算一次一分钟，装带卸带五分钟——机器有六分之五的时间在等人。 而且换个人要用，得从头再来一遍，前面做的准备全白费。 所以最早的问题不是【机器算得慢】，而是【机器老在闲着】。

二、批处理：把作业串起来

第一个解法很朴素：别让机器停下来等人。 做法是把一批作业按顺序排好，写在一盘带上，让机器一个接一个自动往下跑。 这就是批处理——人只管准备，机器只管执行。 它把【切换的开销】从每次作业摊薄到了一批作业上，利用率一下就上来了。

三、分时：让多个人一起用

批处理还是有毛病：你交上去的活，要等一整批跑完才拿到结果。 于是有了分时——把时间切成很短的片，轮流分给每个终端。 因为切得够快，每个人感觉都像自己在独占这台机器。 这一招一直用到现在：你电脑上同时开着的那些程序，就是这么轮流跑的。

四、图形界面、以及操作系统今天的职责

再往后就是图形界面——不必背命令，点鼠标就能用，使用门槛一下子降下来了。 一路走下来，操作系统的职责越攒越多，但核心始终是这几件： 分配资源（谁先用 CPU、谁能占多少内存）、提供统一接口（让程序不用管硬件差别）、保护与隔离（不让一个程序搞垮整台机器）。 所以回头看：操作系统的每一块功能，都是为了解决某个具体的麻烦才长出来的。

五、动手 Demo：从历史发展看操作系统的功能

操作系统不是一开始就有的，它是一步步被【逼】出来的。 算一笔【没有操作系统】时的账就明白了。

compute_min = 1.0
manual_min = 5.0
util = compute_min / (compute_min + manual_min)
print("利用率     %.1f%%" % (util * 100))
print("8 小时里真正在算的 %d 分钟" % (480 * util))

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
从历史发展看操作系统的功能
--------------------------------------------------------------------

**操作系统不是一开始就有的**，它是一步步被【逼】出来的。

  阶段             怎么用机器                       机器利用率
  -----------------------------------------------------------------
  没有操作系统     人工装纸带、拨开关，一人独占     很低（约 17%）
  批处理           把一批作业串起来自动跑           明显提高
  分时             多个终端轮流用同一台机器         接近满负荷
  图形界面         点鼠标就能用，不必背命令         人和机器都省事

  算一笔【没有操作系统】时的账：

    机器算一次          1 分钟
    人工装卸纸带        5 分钟
    利用率              16.7%（6 分钟里只有 1 分钟在算）
    连跑 8 小时，真正干活的时间只有 80 分钟

  **机器贵、人便宜，所以才要让它自动转起来。**
  操作系统最早的使命就是这一条：**别让人和机器互相等。**

实测：机器算 1 分钟、人工装卸 5 分钟 → 利用率只有 16.7%，8 小时里真正干活的只有 80 分钟。 操作系统最早的使命就是这一条：别让人和机器互相等。

30 秒实验

1. 算一算：如果人工开销降到 1 分钟，利用率会变成多少。
2. 想一想你电脑上同时开着的东西，谁在决定它们怎么轮流用 CPU。

常见误区

1. 以为操作系统是为了【功能多】才出现的。它是为了不让机器闲着。
2. 以为分时是【同时真的在跑】。它切得够快，是【看起来同时】。

• ☐ 下一节（9.2 关注操作系统的存在）

相关笔记

• 关注操作系统的存在 — 它今天在替你做什么
• 操作系统和高级编程语言对硬件进行了抽象化 — 三条职责里最常被忽略的那条
• BIOS与引导装入程序 — 操作系统是怎么被启动起来的
• 🖥️ 服务器工作原理 · 索引 — 服务器怎么攒出来的
• ⚙️ 程序是怎样跑起来的 · 索引