基础概念
概念
操作系统是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织和调度计算机的工作和资源的分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境，它是计算机系统中最基本的系统软件。
功能和目标
作为系统资源的管理者
- 处理机管理
- 存储器管理
- 文件管理
- 设备管理
- 安全、高效
作为用户和计算机硬件之间的接口
- 命令接口：联机接口、脱机接口
- 程序接口
- GUI（Graphical User Interface）
特征
并发
指多个时间在同一个时间间隔内发生，这些时间宏观上是一些发生的，微观上是交替发生的。
共享
系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。
两种共享方式：
- 互斥共享方式：一个时间段只允许一个进程访问
- 同时共享方式：一个时间段允许多个进程访问
虚拟
把一个是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。
虚拟技术:
- 空分复用技术
- 时分复用技术
异步
多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进，这就是进程的异步性。
发展和分类
特征
手工操作阶段
缺点：用户独占全机、人机速度矛盾导致资源利用率极低
单道批处理系统
优点：缓解了一定的人机速度矛盾，资源利用有所提升
缺点：内存中只有一道程序运行，只有该程序运行结束之后才能调入下一道程序。CPU有大量时间实在空闲等待I/O完成。资源利用率依然很低。
多道批处理系统
优点：多道程序并发运行，共享计算机资源，资源利用率大幅提升。
缺点：用户响应时间长，没有人机交互功能。
分时操作系统
计算机以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务，各个用户可通过终端与计算机交互。
优点：用户请求能够被及时响应，解决了人机交互问题。
缺点：不能处理紧急任务。
实时操作系统
优点：能够优先响应一些紧急任务，某些紧急任务不需时间片排队。
运行机制和体系结构
指令
CPU能识别、处理的最基础的命令
- 特权指令：不允许程序使用
- 非特权指令
当CPU处于用户态，只能使用非特权指令，当处于核心态的时候，两种指令都能实现。所以将程序也分为内核程序和应用程序。
内核
内核是计算机上配置的底层软件，是操作系统最基本、最核心的部分。
包括进程管理、存储器管理、设备管理等功能，时钟管理、中断处理，原语。
中断和异常
- 当中断发生后，CPU立即进入核心态
- 当中断发生后，当前运行的进程暂停运行，并由操作系统内核对中断进行处理
- 对于不同的中断信号，会进行不用的处理
分类：
- 内中断：陷入（trap）、故障（fault）、终止（abort）
- 外中断：I/O中断请求、人工干预
系统调用
操作系统提供给应用程序使用的接口，可以理解为一种可供应用程序调用的特殊函数，应用程序可以发出系统调用请求来获得操作系统的服务。
