系统概述
操作系统是控制和管理系统资源，并合理的组织调度计算机资源分配，提供用户和其他 软件接口的环境，系统的基本软件。 操作系统提供的功能：处理机管理，存储器管理，文件管理，设备管理。 操作系统向上层提供方便易用的服务———封装的思想
GUI：图形化用户接口 命令接口 联机命令接口=交互命令接口 脱机命令接口=批处理命令接口 程序接口：写代码间接使用 printf函数调用了操作系统的系统调用（广义指令） 裸机+操作系统–>虚拟机、扩充机器
操作系统四个特征
并发，共享，（最基本特征，互为条件）虚拟，异步
并发：两个或多个时间同一时间间隔发生，宏观上同时，微观上交替发生。并行：两个或多个事件同一时刻同时发生。
单核cpu同一时刻只能执行一个程序，多核可以并行多个程序。
共享：资源共享，资源可以共内存多个并发执行进程同时使用。
互斥共享：一段时间只允许一个进程访问资源
同时共享：一个时间段多个进程可以“同时”访问
虚拟：是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体（前者）是实际存在的，而逻辑上 对应物（后者）是用户感受到的。（虚拟存储技术，“空分复用”》虚拟存储 时分复用技术>虚拟处理器）
异步：是指，在多道程序环境下，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。
操作系统的发展
1.手工操作阶段：用户独占全 机、人机速度矛盾导致 ，资源利用率极低
2.批处理阶段：引入脱机输入/输出技术（用外围机+磁带完成），并由监督程序负责控制作业的输入、输出 单道批处理主要优点：缓解了一定 程度的人机速度矛盾， 资源利用率有所提升。 主要缺点：内存中仅能 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有大量的时间是在 空闲等待I/O完成。资源 利用率依然很低。多道批处理主要优点：多道程序并发执行，共享计算机 资源。资源利用率大幅提升，CPU和其他资 源更能保持“忙碌”状态，系统吞吐量增大。 **主要缺点：**用户响应时间长，没有人机交互 功能（用户提交自己的作业之后就只能等待 计算机处理完成，中间不能控制自己的作业 执行。eg：无法调试程序/无法在程序运行过 程中输入一些参数）
3.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进行交互。 主要优点：用户请求可以被即时响应，解决了人机交互问题。允许多个用户同时使用一台计算机，并且用 户对计算机的操作相互独立，感受不到别人的存在。 主要缺点：不能优先处理一些紧急任务。操作系统对各个用户/作业都是完全公平的，循环地为每个用户/ 作业服务一个时间片，不区分任务的紧急性。
4.实时操作系统： 主要优点：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。 在实时操作系统的控制下，计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且要在严格的时限内处理完事 件。实时操作系统的主要特点是及时性和可靠性（硬实时，软实时）
5.其他操作系统：网络操作系统，分布式操作系统，个人计算机操作系统。
操作系统的运行机制
c语言代码（高级语言）编译机器指令（二进制） 指令：cpu可以识别执行的最基本命令。 应用程序，操作系统内核程序（kernel） 特权指令（cpu清零），非特权指令（加减法指令） cpu内核态：说明此时正在运行的是内核程序，此时可以执行特权指令 用户态：说明此时正在运行的是应用程序，此时只能执行非特权指令 程序状态字寄存器（PSW），其中有个二进制位，1表示 “内核态”，0表示“用户态”
别名：内核态=核心态=管态；用户态=目态。 用户态遇见特权指令产生中断信号PSW立刻转为内核态然后处理中断 操作系统中断和异常
中断和异常
中断的作用：“中断”会使CPU由用 户态变为内核态，使操作系统重新夺回对CPU 的控制权，多道程序并发。
中断的类型：内中断： 也称异常，例外与当前执行的指令有关， 中断信号来源于CPU内部（用户态执行特权指令，陷入指令（请求操作系统内核服务）或非发指令）
外中断：也称中断 与当前执行的指令无关， 中断信号来源于CPU外部 （时钟中断信号，输入输出信号）异常 ：陷入（陷入指令故意引起，请求内核服务），故障（能被内核修复，修复之后应用程序继续执行），终止（内核无法修复，直接终止程序，例如使用非法特权指令和整数除0）
中断机制的基本原理： 不同的中断信号，需要用不同的中断处理程序来处理。当CPU检测到中断信号后，会根据中断信号 的类型去查询“中断向量表”，以此来找到相应的中断处理程序在内存中的存放位置。
系统调用
“系统调用”：是操作系统提供给应用程序（程序员/编程人员）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，应用程序可以通过系统调用来请求获得操作系统内核的服务。
系统调用的分类（功能）：设备管理，文件管理，进程控制，进程通信，内存管理
系统调用过程： 传递系统调用参数 ->执行陷入指令（用户态） ->执行相应的内请求核程序处理系统调用（核心态)->返回应用程序。
操作系统体系结构
大内核、单内核，宏内核，
微内核
原语是一种特殊程序，一气呵成，不可以中断。内核是操作系统最基本、最核心的部分。 实现操作系统内核功能的那些程序就是内核程序。
大内核包括：时钟管理，中断处理，原语，存储管理，进程管理，设备管理。
微内核：时钟管理，中断处理，原语
变态的过程是有成本的，要消耗不少时间，频繁地变态会降低系统性能
