硬件是如何通过内核完成操作系统的？

早期想让电脑执行程序就要参考一堆硬件功能函数，并且学习机器语言才能够编写程序。同时每次编写程序时都必须重新改写，因为硬件功能与软件功能不见得都能一致，如果我们能够将所有硬件都能驱动，并且提供一个软件的参考接口来给工程师开发的话，那开发软件不就变得非常简单了吗？这就是操作系统。

操作系统

操作系统内核

操作系统（OS）其实也是一组程序，这组程序的重点在于管理电脑的所以活动及驱动系统中的所有硬件。我们刚刚谈到电脑没有软件就是一堆废铁，那么操作系统的功能就是让CPU可以开始判断逻辑与运算数据，让内存可以开始加载或读出数据与程序代码，让硬盘可以被存取，让网卡可以传输数据，让所有外置设备开一开始运转等。总之，硬件的所有操作都必须通过操作系统来实现。

电脑硬件

上诉的功能就是操作系统的内核来完成的。你的电脑能不能做到一些事情，都与内核有关只有内核提供的功能，你的电脑系统才能帮你完成。举例来说，如果你的内核并不支持TCP/IP的网络协议，那么无论你购买了什么样的网卡，这个内核都无法提供网络功能。

网络协议

但是单有内核我们用户也不知道能做什么事情，因为内核主要是在管理硬件与提供给相关的功能（例如读写硬盘、网络功能、CPU、资源分配），这些管理的操作都非常重要，如果用户能够直接使用内核的话，万一用户不小心将内核程序停止或破坏，将会导致整个系统的坏掉。因此内核程序放置到内存当中的区块是受保护的，并且启动后就一直常驻在内存当中。

CPU

系统调用

既然硬件都是用内核管理的，那么如果我想要开发软件的话，自然就要去参考这个内核的相关功能。如此一来不是从原本的参考硬件函数变成参考内核功能，还是很麻烦，有没有简单的方法？

为了解决这个问题，操作系统通常会提供一套程序编程接口（API）给程序员来开发软件，工程师只要按照API就很容易开发出软件了。举例来说，我们学习java语言只要参考java语言的函数即可，不需要再去考虑其他内核的相关功能，因为内核的系统调用接口会主动地将java语言的相关语法转成内核可以了解的任务函数，那内核自然就能够顺利运行该程序。

API接口

如果我们将整个代电脑系统的相关软件或硬件绘制成图的话，它的关系有点像：

电脑系统主要由硬件构成，然后内核程序主要是在管理硬件，提供合理的电脑系统资源分配（包括CPU资源、内存资源等），因此只有硬件不同（如X86架构与RISC架构的CPU），内核就得要修改才行。而由于内核只会进行电脑系统的资源分配，所有在上面还需要由应用程序的提供，用户才能够使用系统。

操作系统的角色

为了保护内核，并且能让程序员比较容易开发软件，操作系统除了内核程序之外，通常还会提供一套API，那就是系统调用层，程序员只要按照公认的系统调用参数来开发软件，该软件就能够在该内核 上运行。所以你可以发现，软件与内核有很大的关系，与硬件则不大，硬件与内核有比较大的关系，至于与用户有关的就是应用程序。