桌案Drawon：解说天下之操作系统（一）

今天，桌案Drawon将从操作系统的起源，应用分类， 设计分类，以及资源使用角度对操作系统进行宏观的阐述。

因全文内容较长，因此整理成三部分，这是第一篇。

通过阅读解说天下之操作系统，您将大致对操作系统有更系统、更宏观，更深入的认识。

前后台系统

前后台系统为操作系统的远古时期。 在没有操作系统诞生之前，基本计算机系统就是前后台系统架构模型。

前后台系统的概念

在没有操作系统出现之前的系统为前后台系统，比如现在大多数嵌入式系统中所使用的MCU可以运行简单的C语言程序的单片机在裸跑的时候，我们认为为前后台系统，下面一张图介绍了前后台系统的模型：

从图中可以了解前后台系统有如下特点：

应用程序是一个无限的循环， 一般在主函数中，会写一个死循环，这个循环会有一定的延时，每隔一段时间循环执行一次。

循环中调用相应的函数，完成相应的操作，这部分可以看成是后台的行为（background）。无限循环扫描，就是一个轮询 。

后台系统，总是会运行，（The background is always running）这个Main函数是不会停止的。

当有紧急任务需要处理时，则MCU提供一种中断机制，每个中断向量挂接一个中断处理函数，进行紧急的处理。

这种中断处理程序的行为，我们称之为前台行为（Foreground）。

当紧急事件发生时，中断处理机制会立即捕获它。而紧急事件，一般都是外部IO触发， 触发行为有高电平变低触发，低电平变高触发，还有上升沿或者下降沿触发。 还有一种内部定时触发等。

如下为前后台系统的编程模型

前后台系统的优点

前后台系统的机制相对简单，对编程人员要求比较低。

只要学点C语言，了解点基础硬件相关的知识， 就能干点事情，如点亮LED灯。灯。 可以基于单片机来学习前后台系统。

如下推荐一些单片机的书籍， 可以借助这些书籍去学习前后台系统。

如下为前后台系统的优点：

成本低，一般情况下，几毛钱，甚至几块钱就能买到一个单片机。

需求量非常大，只要带一些简单的控制逻辑的系统，大多数都采用简单的MCU, 内部运行一个前后台系统。

如下我们给出一张操作系统的分布金字塔图：

设计开发编码都比较简单， 一般是由嵌入式工程师完成前后台系统的开发与设计。

前后台系统的缺点

应用场景比较简单， 控制简单的外围电脑和简单的运算。 对于大型复杂的逻辑或者交互，前后台系统很难胜任。

还有一些比较厉害的高人，使用前后台系统可以完成操作系统能够完成的任务，甚至操作系统都难以完成的事情（小材大用）。

资源很难系统地调度，原地转圈圈前后台系统的CPU 一直都很忙，资源很难系统调度。

开发系统时，代码的耦合度较高，你中有我，我中有你。

前后台系统中，每为一个系统添加一个软件模块，都可能影响到之前的功能。所以如果要把前后台系统的系统玩好，一定得做到统领全局，了解到别人的程序逻辑。

本期关于前后台系统就讲解完毕，下一期，桌案Drawon将为您讲解各类操作系统的基本概念、分类和优劣势，敬请期待。