84. 缓冲区管理 - 3

1.为什么要学习这门课？       我们处于并发处理的时代，进程，线程，协程等编程，逐渐成为基本技能，其中涉及资源的竞争和共享，死锁等问题，都是OS课程所要讲述的；OS对软硬件的资源管理是它的主要功能，通过对资源管理的学习，可以使大家能够在许多其他场合重用这一模式；当系统或者程序出现性能问题，或者当系统出现冲突时，要深入到系统看看如何进行处理，这样，对操作系统原理的掌握就显得弥足珍贵。       设计任何的工程系统，包括软件系统，都是一个权衡的过程。是要侧重于可靠性？性能？消耗还是维护性?因为操作系统是很庞大的、性能至关重要的程序，一般都要维护几十年，所以操作系统是大家学习这类权衡的很好的地方。拥有一双发现合适设计点的锐利眼睛的学生在工业上是很需要的。这些人更像一个艺术家而不是一个科学家，你需要看大量的代码，理解这些问题，和学会自己独立考虑这些问题。2.这门课的主题是关于什么？      本课程以操作系统的资源管理为主题，涉及进程管理，内存管理，文件管理，设备管理，操作系统接口五大子系统，贯彻机制与策略分离的设计理念，这一理念是计算机科学的基本设计理念，那么什么是机制，什么是策略，机制就是提供什么样的功能，策略就是如何使用或者实现这个功能，比如高考就是一种机制，而你去按高考的规则，参加考试就是一种策略，比如文件系统提供的read（）就是一种机制，而你调用read（）函数从磁盘读取数据就是一种策略，如此等等。那么，操作系统课程讲授的是机制还是策略呢？以讲机制为主，大家能把这些机制应用起来，就会有较大的收获，如果你能设计出一种机制，那就是较大的创新了。3.学习这门课可以获得什么？特别是对自己有什么帮助和应用。1)有助于编写并发程序       不管你在学习Java，Python，还是C++，尤其是go语言，线程的并发控制是难点，而语言本身对并发的讲解限于具体函数的介绍，而并不能深入到原理，其根本的一些概念，比如临界区，临界资源，同步和互斥等实际上是在操作系统这里要学通透的，但求本，不愁末。 2）有助于培养系统性思维       操作系统从资源管理的角度来对计算机的软硬件资源进行管理，软硬件协同和管理是操作系统的设计的主战场，因此必须有系统性的思维，对软硬件都有较为深入的认识，比如CPU管理（也就是进程管理），内存管理都是要在对相关硬件深入了解的基础上，应用系统软件的整体性思维进行设计，使得软硬件真正的协同起来，这是一个非常复杂的系统工程。3）有助于培养系统性能分析的能力       目前计算机的应用领域非常广泛，人工智能，区块链，云计算以及大数据，底层都是操作系统的支持，尤其大都是开源的操作系统Linux。在实际应用中，会发现有很多性能问题有待解决，而且这些问题的解决，最终都会追溯到操作系统层面，因此，操作系统知识和技能的掌握是系统性能优化的基石。4.这门课有什么特色和亮点？1）打破操作系统应试教学的死记硬背局面，激发学生学习操作系统的主动性和热情。       本课程从一开始就强调要打破应试教育，并从每一次作业的创新性设计着手，作业的完成是一环套一环，没有现成的答案，通过大作业的训练，让概念落地有声。2）通过以点带面，提升学生综合应用知识分析和解决问题的能力。        操作系统的知识点比较零散，如何把这些知识点穿起来，课程在各个实验环节进行了缜密的设计，具体实验参考实验楼操作系统实验，后续实验都是对前一次的迭代，在不断加强中，把前面的知识综合应用起来，使得学生逐渐具备了解决复杂问题的能力。 3） 提高了学生积极主动解决问题的能力，创新意识增强。        在作业和实验的设计上，都给学生留有一定的空间，比如，每次作业每个人必须自己提2个问题，挑战性实验有一定的陡度，必须查阅大量资料才能完成。学生的创新意识得到加强。4)提升了团队合作和沟通能力。       很多作业和实验都是以小组为单位完成并互相批改作业，每个组都起有自己的名字和口号，组名和口号将伴随本组一学期。每个人在组中都有明确的角色和责任，这使得学生在学习过程中感受企业文化和担当。