操作系統（Operating System，OS）指控制和管理整個計算機系統的硬件與軟件資源，合理地組織、調度計算機的工作與資源的分配，進而為用戶和其他軟件提供方便的接口與環境的程序集合

操作系統的基本特征：并發，共享，虛擬，異步

操作系統的功能：

• 作為計算機系統資源的管理者：

  • 處理機管理

  • 存儲器管理

  • 文件管理

  • 設備管理

• 作為用戶和計算機硬件系統之間的接口

  • 命令接口：聯機命令接口(強調交互)，脫機命令接口(強調批處理)

  • 程序接口：一組系統調用組成。

• 作擴充機器：沒有任何軟件支持的計算機稱裸機，操作系統提供的各種服務，把裸機改造成功能更強的機器。

手工操作階段

批處理階段

單道批處理

多道批處理(多道程序設計技術)

分時操作系統

分時：把處理器的運行時間分成很短的時間片，按時間片輪流把處理器給各聯機作業使用

分時操作系統：多個終端連接在一個主機上，用戶同時與主機交互而互不干擾

實時操作系統(強調及時性和可靠性)

網絡操作系統和分布式計算機系統

運行機制：

CPU執行兩種不同性質程序：操作系統內核程序+用戶編制的程序

特權指令：不允許用戶直接使用的指令

CPU狀態劃分為：目態和管態

操作系統內核四部分：

時鐘管理

中斷機制

原語

系統控制的數據結構及處理

中斷和異常

目態轉管態方式：中斷和異常

中斷：也稱外中斷，指來自CPU執行指令以外的事件的發生

異常：也稱內中斷，源自CPU執行指令內部的時間，無法屏蔽，出現就立即進行處理。

系統調用

系統調用：指用戶在程序中調用操作系統所提供的子功能

分類：設備管理，文件管理，進程控制，進程通信，內存管理

系統調用的處理由操作系統內核程序完成，運行在核心態。用戶程序執行訪管指令從目態轉成管態，請求操作系統提供服務。

大內核和微內核

大內核：將操作系統的主要功能模塊都作為一個緊密聯系的整體運行在核心態。交互關系錯綜復雜。

微內核：只將基本的功能保留在內核，其他移到用戶態執行，交互借助微內核進行通信；性能低，頻繁在目態和管態之間切換，系統的執行開銷偏大。

并行性與并發性的區別和聯系：

并發性是兩個或多個事件在同一時刻發生，并發性是兩個或多個時間在同一時間間隔內發生。在多道程序環境下，并發性指一段時間內，宏觀上有多個程序同時運行，但在單處理機系統中每個時刻僅有一道程序執行，故微觀上程序只是分時交替執行。

特權指令和非特權指令：

特權指令是有特殊權限的指令，這些指令的權限最大，使用不當會導致整個系統崩潰。為保證系統阿全，不直接提供給用戶使用。特權指令必須在核心態運行。CPU在核心態下可以執行指令系統的全集。

用戶態下只能使用非特權指令

訪管指令與訪管中斷

訪管指令：一條在用戶態下執行的指令。在用戶程序中，要求操作系統提供服務而使用訪管指令，產生一個中斷事件，將操作系統轉換為核心態，稱訪管中斷。