[机缘参悟-96] ：软件中到处充满了人类社会的气息！

Posted 2023-03-04 文火冰糖的硅基工坊

解读操作系统有感：

CPU

对于CPU内核而言，调度程序是程序，应用程序也是程序，在它眼里是一样的、公平看待的，因此某种愿意上讲，CPU内核本身就是“上天”，就是“道”，道德经中讲“天地不仁，以万物为刍”，就是这个意思，CPU中的算术单元并不区分什么是应用程序、什么是内核程序，什么是病毒程序，在它眼里，都是符合CPU指令系统的二进制代码而已。

进程

那么，如何在一个不区分对待任何软件程序的、公平的CPU硬件内核的基础之上，构建一个需要区别对待不同应用程序的机制呢？

一种思想，就是分布式、自由竞争、物竞天择、自然选择，这是大自然的规则；

另一种思想，就是人类社会的规则，需要构建一个分层的等级社会，不同的程序有不同的等级，于是操作系统就诞生了，操作系统的调度程序就是顶级的“天子”和“皇帝”，它拥有无上的权利，可以支配系统所有的硬件和软件资源，它可以调度所有所有的应用程序、中断程序、驱动程序，于是又有了父进程和子进程，他们还有一定继承关系。为了区别对待不同的程序，于是又有了进程间/线程的优先级，不同优先级的程序，拥有享有不同的使用CPU资源的权利。为了解决不同程序之间的社交和各种互动的需求，于是有了进程/线程间同步和线程间同步。为了解决不同个体之间，因为交流速度不对等造成的沟通障碍，为了帮助那些生产信息的程序与消费信息的应用程序之间的交流，于是构建一个生产者和消费者模型，于是有了充当“市场”作用和桥梁作用的队列、缓冲区、FIFO等机制。就这样，一个不平等的、又看似平等的、公平的、并发的、多任务环境就创建了，每个应用程序自我感觉是“公平的”，殊不知背后的等级制度，并非“上天（CPU）”公平的规则，每个应用程序自我感觉是独自计算机系统、自主地运行程序，殊不知一切都在操作系统调度程序的掌控之中，整个CPU资源被调度程序按照应用程看不见的某种规则集中分配。

内存

内存是计算机除了CPU之外，另一个最重要的资源，为了让应用程序共享有限的社会资源，于是搞了个MMU，还搞出一个逻辑地址和物理地址的映射，让每个应用程序都感觉自己完全拥有、完全自由度的、公平的、3G的地址活动空间，每个应用程序可以在自己的地址活动空间自由驰骋，殊不知，在MMU的控制下，所有的应用程序不过是分时、共享相同的物理内存，而实际的物理空间或许远远不足3G，或许只有几兆而已。不过，没关系，每个应用程序享受着这份虚幻就行，哪在乎背后是不是真实！

外设

外设是出CPU和内存之外的，三大最重要资源中的最后一个，为了让应用程序使用各种纷繁复杂的外设资源，操作系统搞出了一个“树”型结构的文件系统，每个设备被虚拟成了一个个文件系统中的文件，应用程序通过简单的“读”和“写”操作完成与各种外设资源的交互。殊不知，文件系统是一个典型的等级制度系统，从根节点到叶子节点，每个“外设或人”，都是挂接在整个等级系统中的一个环节。为了能够跨越阶层，操作搞出了一个软链接的东西。

网络协议栈

网络协议分层是另一个典型的等级森严社会，下层为上层提供服务，下层只需要实现上层期望的一个个单一的目标和任务，上层利用下层的服务，完成更加复杂的目标和任务，下层并不知道上层的业务目标，上层也不关心下层如何实现目标，上层只关心下层必须完成其职责范围内预定的目标，一旦下层由于某种因素无法达成上层的期望和性能指标，上层就可以无情地把下层替换掉，并美其名曰，上下层解耦。上下层之间不能越级，并美其名曰是接口清晰，层次分明。

谁说“程序”没有“感情”、没有“人文”？没有“思想”？软件中到处充满了人类社会的气息！

ChatGPT

ChatGPT使得“无情感、无思维、无人文、无生命的”的机器与“活生生的人”差距又缩小了一个等级。未来的通用人工智能，不仅仅会让机器拥有超过人类的智慧，还会让机器拥有类人类的情感，甚至拥有所谓的“硅基”生命。

补充：

操作系统的本质就是创建一个并发的应用程序执行的环境，使得各种应用程序可以动态、共享相同的计算机物理硬件资源，计算机的三大物理资源包括：

• CPU

• 内存

• 外设

应用程序（管理应用程序）：以进程和现成的方式组织，所有的应用程序被抽象成了一个个的进程与现成；然后，有了进程间同步、互斥与通信、进程的优先级调度等概念。

所有的外设（管理外设资源）：以统一的文件来组织，所有的应用程序通过文件的方式访问所有的外设，操作系统通过把文件映射成设备的驱动程序访问外设硬件。并以中断的手段提供异步抢占的方式临时占用计算机的资源。

所有的内存（管理内存资源）：一虚拟地址的方式来组织，每个应用程序拥有0G~3G的用户地址空间和3G~4G的内核专有空间，于是了内存管理、MMU和地址映射等等概念。

内核调度程序(管理CPU资源）：如何管理上述资源呢？于是就有了操作系统的调度程序！