初次見面。我是在 PRUM 株式會社擔任工程師的 ひとみ。
我平常會整理並分享在程式學習與實務工作中，容易卡關的重點，以及工作上容易出現的「落差」。
若能對某人有所幫助，我會很高興。
「OS 到底在做什麼？」——為新手工程師整理一下「背後的運作」——
前言
當你按下電腦電源，Windows 就會理所當然地啟動，
接著打開瀏覽器、播放音樂，甚至連遊戲都能玩。
但其實，這個「理所當然」，背後做了非常厲害的事。
例如：
- 一按下電源鍵，究竟是從什麼開始運作的？
- 為什麼只要雙擊應用程式就能啟動？
- 為什麼可以同時執行多個應用程式？
- 為什麼只要插上 USB 就能辨識？
支撐這些「背後運作」的，就是 OS（Operating System，作業系統）。
不過，平常其實不太會特別意識到 OS 的存在。
很多人想到的是 Windows 的介面、或 macOS 的設計，
但 OS 真正的工作其實是 「背後的管理」。
這次，我想以
「OS 到底在電腦裡實際做什麼？」
為主題，特別整理從「開機到應用程式執行」的流程。
OS 是什麼？
OS（Operating System） 的日文叫做「基本軟體」。
非常粗略地說，它就是
「管理整台電腦的指揮中心」
CPU、記憶體、SSD、鍵盤等，電腦裡有很多零件。
但這些零件不會自己自動協作。
像是：
- 對 CPU 下達指令
- 管理記憶體
- 執行應用程式
- 儲存檔案
- 顯示畫面
這些全部都由 OS 負責整理。
也就是說，OS 是一種
「人與電腦之間的中介」
的存在。
一按下電源，發生了什麼事？
電腦並不是一開電源，Windows 就會立刻顯示出來。
實際上，背後會執行很多處理。
大致流程如下：
1： 開啟電源
2： BIOS / UEFI 啟動
3： 確認 SSD 與記憶體
4： 讀取 OS
5： Windows/macOS 啟動
6： 顯示登入畫面
7： 可開始使用應用程式BIOS / UEFI 是什麼？
在剛開機的時候，最先啟動的不是 OS。
最先運作的是稱為 BIOS 或 UEFI 的機制。
它就像是
- 記憶體是否正常
- SSD 是否已連接
- 鍵盤是否可用
之類的 「開機前準備人員」。
確認完成後，OS 才會被載入。
也就是說，OS 是從電腦開機流程的 中途 才登場的。
OS 啟動後會先做什麼？
當 OS 被載入後，首先會開始大量的「準備工作」。
例如：
- 開始管理記憶體
- 載入驅動程式
- 準備 Wi‑Fi
- 準備畫面顯示
- 控制滑鼠
- 控制音訊
等到這些準備完成後，
我們才終於能操作電腦。
也就是說，在顯示登入畫面的時候，
OS 其實已經做了很多工作。
應用程式是怎麼啟動的？
這裡應該是初學者很在意的重點。
例如雙擊 Chrome，它就會理所當然地啟動。
但實際上，OS 在背後做了很多事。
大致流程如下：
1： 點擊應用程式
2： OS 找到 exe 檔
3： 配置記憶體
4： 從 SSD 讀取必要資料
5： 指示 CPU 執行
6： 顯示畫面也就是說：
「真正讓應用程式運作的是 OS」
應用程式本身無法自行使用 CPU 或記憶體。
因為有 OS 管理，所以才能安全地運作。
為什麼可以同時執行多個應用程式？
現在的電腦通常都可以：
- 一邊開著 Discord
- 一邊用 Chrome 查資料
- 一邊播放音樂
- 一邊在背景更新
但 CPU 基本上是依序處理工作的。
因為 OS 會以超高速切換：
「下一個是 Chrome」
「下一個是 Discord」
「下一個是音樂播放」
所以看起來就像是 「同時在運作」。
這種管理稱為 「工作管理」 或 「行程管理」。
為什麼應用程式之間不會互相破壞？
例如即使啟動遊戲，Chrome 的資料也不會突然壞掉，對吧？這也是 OS 的功勞。
OS 會替每個應用程式分配：
- 可使用的記憶體
- 使用權限
- 存取範圍
因此應用程式彼此之間不容易互相干擾。
如果沒有 OS 來管理，情況就會非常危險。
為什麼只要插上 USB 就能使用？
這也是 OS 在做的。
當你插入 USB 時，OS 會確認：
- 連接了什麼裝置
- 這是用來怎麼操作的裝置
- 該使用哪個驅動程式
所以滑鼠和鍵盤才能自動被使用。
Windows・macOS・Linux 有什麼不同？
代表性的 OS 有這些：
OS特點Windows全球最普及。工作上也很常使用macOSApple 產品專用。在設計領域也很受歡迎Linux伺服器領域非常重要。開源文化很強Android手機用 OSiPhone 專用 OS
特別是 Linux，在網路的背後其實被大量使用。
我們平常看到的 Web 服務，也常常是在 Linux 上運作。
總結
OS 不只是單純「讓電腦運作的軟體」。
從一按下電源開始，它就一直在做很多工作：
- 記憶體管理
- 應用程式執行
- 檔案管理
- 畫面顯示
- USB 控制
- 通訊管理
而且其中大部分，平常幾乎都不會特別注意到。
也正因如此，OS 才是
「平常不顯眼，但一旦停了，全部都會停擺的存在」
平常習以為常使用的電腦，從背後來看其實相當有趣。
先試著打開工作管理員，或者看看開機時有哪些應用程式在運作，
或許就能稍微看見「OS 的工作」了。
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原文出處：https://qiita.com/prum_hitomi/items/09dd4f6328fe3b35aae3
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