操作系统的概念
操作系统（Operating System， OS）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
特征
操作系统的4个特征：
- 并发
- 共享
- 虚拟
- 异步
其中，并发、共享是操作系统最基本的特征，并且二者相互依存
并发
并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生，在宏观看来是同时发生的，但是微观上是交替运行的；
操作系统的并发指的是可以同时存在多个运行的程序
并行：指多个事件在同一时刻同时发生
单核 cpu 同一时刻只能运行一个进程，只能并发
多核 cpu 同一时刻可以运行多个进程，既存在并发、也存在并行
共享
共享：指系统中的资源可以被多个并发执行的进程使用
互斥共享：系统中的某些资源，虽然可以提供给多个进程使用，但一个时间段内只允许一个进程访问该资源，例如摄像头等资源
同时共享：系统中的某些资源，允许一个时间段内由多个进程“同时”对它们进行访问，例如磁盘的读写
从共享的定义就可以看出来，若操作系统没有并发性，共享就没有意义；没有共享性，并发也没有意义
虚拟
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
有空分复用技术（如虚拟存储器）和时分复用技术（虚拟处理器）等
异步
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
操作系统的运行机制
计算机程序可大致分为应用程序、内核程序两类，很多内核程序共同组成了操作系统的内核，而例如GUI等程序，并不一定在内核中
特权指令与内核态
特权指令可理解为只能由内核执行的cpu指令，cpu为了分辨特权指令的发起者，设计了内核态和用户态，只有当cpu处于内核态，才可执行特权指令
内核态->用户态：执行一条特权指令——修改PSW的标志位为“用户态”，这个动作意味着操作系统将主动让出CPU使用权(PSW就是cpu中存储状态的寄存器)
用户态->内核态：由“中断”引发，硬件自动完成变态过程，触发中断信号意味着操作系统将强行夺回CPU的使用权
中断和异常
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
中断分为：
- 内中断：与当前执行的指令有关，中断信号来源于CPU内部，应用程序想请求操作系统内核时，会发出陷入指令，也会引起内中断
- 外中断：与当前执行的指令无关，中断信号来源于CPU外部，每一条指令执行结束时，CPU都会例行检查是否有外中断信号
内中断也叫异常
当遇到中断时，操作系统根据不同的中断信号，去运行不同的中断处理程序
系统调用
操作系统提供给上层的调用接口，与共享资源有关的操作（如存储分配、I/O操作、文件管理等），都必须通过系统调用的方式向操作系统内核提出服务请求，由操作系统内核代为完成
操作系统的体系结构
大内核和微内核的区别：