定义
操作系统是一种复杂的 系统软件 ，是不同 程序代码 数据结构 数据初始化文件 的集合，可执行。
操作系统屏蔽硬件细节，提供 用户 与 计算机硬件 之间的 接口 ，使 应用程序 的开发变得简单高效。
目标：
与硬件部分相互作用为应用程序提供执行环境
重要特点：支持 多任务 。
管理资源：
处理机管理（cpu）- 决定给哪个程序用
内存管理 - 给程序分配内存空间
设备管理 - 怎么分配设备，分配哪台设备，怎么和设备连接
文件管理 - 为文件分配空间，建立目录，在外存进行读写
网卡、带宽
发展
无操作系统（1946年）
单道批处理系统（20世纪50年代）
内存中任意时刻只有一道作业，资源被独占
特点：自动、顺序、单道性
优点：减少了等待人工操作的时间
缺点：资源利用不充分
多道批处理系统（20世纪60年代）
由操作系统的 作业调度程序 按一定策略从 后备作业队列 中选择若干个作业调入内存，共享资源
特点：无序、多道、调度、复杂性
优点：提高资源利用率和系统吞吐量
缺点：平均周转时间长，缺乏交互能力
分时操作系统
允许 多个用户 通过终端机 同时使用 计算机，交互得到 快速响应
特点：多路性、独立性、及时性、交互性
优点：提供了 人机交互的方便性 ，共享主机
实时操作系统
及时响应 外部请求，用于 实时控制 和 实时信息处理
特点：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性
现代操作系统特征
支持多任务
并发：多个事件在同一时间间隔内发生
共享
虚拟：使每个用户感觉自己独占了资源
异步性：程序的运行结果、运行次序以及多次运行的时间都不确定
功能
管理资源
内存管理
提高 内存利用率 ，从 逻辑上扩充内存 实现 虚拟内存
内存分配：静态分配、动态分配
内存保护：保护 内核空间 ，确保 用户程序 运行在 自己的内存空间 ，互不干扰
地址映射：物理内存映射到逻辑内存
内存扩充：虚拟技术，逻辑 扩充，提供比物理内存大的容量
进程管理：进程的描述与组织、控制、同步、通信和调度
设备管理：
完成用户的 I/O请求 ，分配 I/O设备
缓冲管理
设备分配
设备处理
独立性和虚拟
文件管理：
存储空间的管理：提高外存利用率，提高文件访问速度
目录管理：建立目录项
读写管理和存取控制：从外存读数据或数据写入外存
提供用户接口
命令接口：
方便交互
联机 用户接口：一组 键盘操作命令 和 命令解释程序
脱机 用户接口：批处理用户接口
图形用户接口
程序接口：系统调用
体系结构
是一种 软件 的体系结构。
简单的监控程序模型：功能简陋，任意时刻只能运行一个任务
单体结构模型：所有的软件和数据结构都放置在一个逻辑模块中，对外提供统一内核界面（UNIX）
层次结构模型：分解为多个小的、容易理解的层
C/S 模型和微内核结构：核心功能外移（Windows NT）
动态可扩展结构模型：运行时动态地实现系统行为扩展的结构
指令的执行
程序是指令的集合 ，程序的执行就是按照某种控制流执行指令的过程
指令周期
一个 单一指令 需要的处理
分为 取指周期 和 执行周期
程序计数器（PC）：保存下一次要取的指令的地址
指令寄存器（IR）：保存取到的指令
处理器解释指令并执行要求的动作：
处理器与存储器 之间的 指令或数据传送 操作
处理器与I/O设备 之间的 指令或数据传送 操作
算术运算 操作或 逻辑运算 操作
控制 操作，即 修改指令的执行顺序 的操作