系统软件：你电脑的幕后功臣
同学们好！你们有没有想过，当你轻点图标或者点击鼠标时，电脑或手机里面发生了什么事呢？这绝对不是魔法！而是一个强大的管理员在幕后运作，确保所有事情都顺畅运行。这个管理员就叫做系统软件。
在这一章，我们将揭开这个关键软件的神秘面纱。我们会了解电脑的“老板”（操作系统）、它的得力助手（工具软件、驱动程序和语言翻译程序），以及电脑执行工作的不同方式。我们立刻开始吧！
宏观视角：硬件、软件，以及你！
你可以将一个电脑系统想象成一个分层协作的团队。你不能直接与电脑的实体部分沟通。你中间需要一个翻译员和一个管理员。
它们之间的关系是这样的：
1. 用户（就是你！）： 你想做些事情，例如写一篇论文或者玩游戏。
2. 应用软件： 旨在协助用户执行特定直接任务的程序。（例如：Microsoft Word、Chrome、游戏）。
3. 系统软件： 管理、维护和控制电脑硬件及资源，让应用软件得以运作的程序。系统软件中最核心的部分就是操作系统 (OS)。
4. 硬件： 电脑的实体电子及机械零件。（例如：中央处理器、内存、硬盘、键盘）。
比喻时间到！想象一下一家餐厅。
- 你就是用户（顾客）。
- 菜单就是应用软件（你用来选择菜色的东西）。
- 餐厅经理和服务员就是系统软件（他们负责点餐、管理厨房，并确保你拿到食物）。
- 厨房、烤箱和食材就是硬件（制作食物所需的实体工具）。
你不会直接教烤箱如何煮东西；你会告诉服务员（应用程序）你想要什么，然后经理（系统软件）就会搞定其余的事情！
重点提示
系统软件充当你的应用程序与实体电脑硬件之间的关键中间层，管理资源以让你的应用程序可以顺利运行。
操作系统 (OS)：总控制器
操作系统，简称 OS，是系统软件中最重要的一种。它是你开机时载入的核心程序，负责管理所有硬件和软件资源。
操作系统实际做了什么？（基本功能）
操作系统有几个主要工作，就好像一家公司的繁忙行政总裁一样：
处理器管理： 操作系统将中央处理器时间分配给运行中的进程，并协调它们的执行顺序以实现多任务处理。
内存管理： 它追踪并分配主内存（随机存取存储器）空间给正在运行的程序，并在任务终止时释放内存。
存储与文件管理： 操作系统提供内置机制，在辅助存储设备上组织、存储、检索、命名和保护文件及文件夹（例如通过“文件资源管理器”或 Finder）。
设备管理： 它使用各自的设备驱动程序，与输入／输出设备（例如打印机、显示器和键盘）进行通信并加以控制。
用户界面 (UI)： 操作系统提供用户互动的界面，通常通过图形用户界面 (GUI) 或命令行界面 (CLI)。
操作系统家族成员：常见种类
你每日都在使用操作系统！以下是一些常见的：
- 微软视窗 (Microsoft Windows)： 全世界最受欢迎的桌面和笔记本电脑操作系统。以其广泛的软件和硬件兼容性而闻名。
- 苹果macOS (Apple macOS)： 运行在苹果Mac电脑上的操作系统。以其用户友好的设计和强大的图形处理能力而闻名。
- Linux： 一个开源操作系统，意味着它的源代码是免费给任何人查阅、修改和分发的。广泛应用于服务器、工作站以及超级计算机。
- 苹果iOS (Apple iOS)： 为iPhone和iPad提供动力的移动操作系统。
- Google Android： 全世界最受欢迎的移动操作系统。它是开源的，并给许多不同的智能手机和平板电脑制造商使用。
支持团队：工具软件、驱动程序和翻译程序
除了操作系统外，系统软件还包括专为系统维护、硬件通信以及程序翻译而设计的工具。
工具软件：电脑的工具箱
工具软件是执行例行维护、日常整理和系统保护任务的系统软件工具，旨在优化电脑运作。
常见例子包括：
- 数据压缩工具： 缩小文件大小以节省存储空间，并加快在网络上的传输速度。（例如：WinZip、7-Zip）。
- 杀毒软件： 扫描存储介质和内存中的恶意软件，隔离并清除检测到的威胁。
- 磁盘碎片整理工具： 重新整理磁盘上不连续的文件簇，使文件存储在连续的扇区中，从而提升读写速度。
- 磁盘格式化工具： 通过建立文件系统并清除现有数据，为存储介质（例如硬盘或U盘）做好准备。
- 备份工具软件： 建立重要数据的副本并存储到辅助存储介质上，以防止因硬件故障而导致数据丢失。
驱动程序：翻译员
设备驱动程序是一种专门的系统软件，允许操作系统与特定的硬件外设（例如打印机、扫描仪或显卡）进行通信。它将来自操作系统的一般输入／输出命令翻译成特定设备的指令。
语言翻译程序：从源代码到机器语言
电脑只能执行机器码（二进制的 0 和 1）。语言翻译程序是将程序员编写的源代码转换为机器码的系统软件工具：
- 汇编程序 (Assembler)： 将低级汇编语言的助记符翻译成机器码。
- 编译器 (Compiler)： 在运行前一次性将整个高级语言源代码程序翻译成可执行的机器码。
- 解释器 (Interpreter)： 在运行时逐行翻译并执行高级语言源代码。
运作模式：电脑如何执行工作
并非所有计算任务都一样。一个计算公司薪酬的系统和一个控制飞机的系统有非常不同的需求。“运作模式”描述了这些不同的信息处理方法。
批处理 (Batch Processing)
是什么： 数据和工作会在一段时间内集中收集，然后作为一个批次进行处理，期间无需用户互动。
比喻： 在周末一次性洗完所有衣服，而不是分开逐件清洗。
应用： 产生每月信用卡月结单、在月底处理员工薪金、批改多项选择题答题卡。
实时处理 (Real-time Processing)
是什么： 输入数据一接收到就即时处理，并以足够快的速度提供输出，以影响正在进行的过程或环境，没有明显的延迟。
比喻： 飞行员驾驶飞机，飞行控制必须即时反应以维持飞机稳定。
应用： 航空公司机票预订系统、医院重症监护室监测系统、自动飞行控制系统、在线交易处理。
并行处理 (Parallel Processing)
是什么： 一个计算任务会被拆解成较小的子任务，由同一部电脑内的多个处理器或CPU核心同时执行。
比喻： 一家餐厅厨房内的厨师团队，同时准备一顿大型宴会餐点的不同部分。
应用： 天气预报模拟、科学建模、3D视频渲染。
分布式处理 (Distributed Processing)
是什么： 处理任务和数据分布在通过通信网络连接的多部独立电脑上进行处理。
比喻： 世界各地不同大学实验室的科学家，各自分析庞大数据集的不同部分，并通过互联网分享结果。
应用： 大规模搜索引擎索引编制、分布式区块链验证、云数据仓库。
虚拟化 (Virtualisation)
是什么： 允许一部实体电脑建立并运行一个或多个模拟虚拟机 (VM) 的技术，每个虚拟机在共享的实体硬件上独立运行自己的客户操作系统。
比喻： 将一个实体仓库划分为几个独立的储物柜，每个储物柜都有独立的锁和管理方式。
应用： 运行与新操作系统不兼容的旧软件、整合云数据中心的服务器硬件、隔离软件开发的测试环境。
常见错误要避免！
千万不要混淆并行处理和分布式处理。
- 并行处理 = 在一部电脑系统内有多个处理器同时运作。
- 分布式处理 = 多部自主电脑通过网络协同工作。