概念
操作系统是管理计算机硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件的集合。操作系统是计算机系统的关键组成部分，负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务。
操作系统是用户和计算机的接口，同时也是计算机硬件和其他软件的接口。操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软件及数据资源，控制程序运行，改善人机界面，为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，提供了各种形式的用户界面，使用户有一个好的工作环境，为其它软件的开发提供必要的服务和相应的接口。
分类
操作系统的种类相当多，各种设备安装的操作系统可从简单到复杂，可分为智能卡操作系统、实时操作系统、传感器节点操作系统、嵌入式操作系统、个人计算机操作系统、多处理器操作系统、网络操作系统和大型机操作系统。按应用领域划分主要有三种：桌面操作系统、服务器操作系统和嵌入式操作系统。
组成部分
驱动程序：最底层的、直接控制和监视各类硬件的部分，它们的职责是隐藏硬件的具体细节，并向其他部分提供一个抽象的、通用的接口。驱动程序是直接与计算机硬件交互的。
内核：操作系统内核部分，通常运行在最高特权级，负责提供基础性、结构性的功能。
接口库：是一系列特殊的程序库，它们职责在于把系统所提供的基本服务包装成应用程序所能够使用的编程接口（API），是最靠近应用程序的部分。例如，GNU C运行期库就属于此类，它把各种操作系统的内部编程接口包装成ANSI C和POSIX编程接口的形式。
外围：是指操作系统中除以上三类以外的所有其他部分，通常是用于提供特定高级服务的部件。例如，在微内核结构中，大部分系统服务，以及UNIX/Linux 中各种守护进程都通常被划归此列。
并不是所有的操作系统都严格包括这四大部分。例如，在早期的微软视窗操作系统中，各部分耦合程度很深，难以区分彼此。而在使用外核结构的操作系统中，则根本没有驱动程序的概念。
操作系统中四大部分的不同布局，也就形成了几种整体结构的分野。常见的结构包括：简单结构、层结构、微内核结构、垂直结构、和虚拟机结构。
主要功能
操作系统的主要功能是资源管理，程序控制和人机交互等。计算机系统的资源可分为设备资源和信息资源两大类。设备资源指的是组成计算机的硬件设备，如中央处理器，主存储器，磁盘存储器，打印机，磁带存储器，显示器，键盘输入设备和鼠标等。信息资源指的是存放于计算机内的各种数据，如文件，程序库，知识库，系统软件和应用软件等。
操作系统位于底层硬件与用户之间，是两者沟通的桥梁。用户可以通过操作系统的用户界面，输入命令。操作系统则对命令进行解释，驱动硬件设备，实现用户要求。主要功能包括：进程管理、内存管理、文件系统、网络通讯、安全机制、用户界面、驱动程序等。
主要类型
操作系统的主要类型分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、大型机操作系统和嵌入式操作系统等。至于每一种类的操作系统这里就不再赘述了。
进程
进程的概念主要有两点：
第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。
第二，进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时，它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。进程由程序、数据、程序控制块三部分组成。
进程的特征
动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的；
并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行；
独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位；
异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。
进程的状态
进程执行时的间断性，决定了进程可能具有多种状态。事实上，运行中的进程可能具有以下三种基本状态。
1. 就绪状态（Ready）
进程已获得除处理器外的所需资源，等待分配处理器资源；只要分配了处理器进程就可执行。就绪进程可以按多个优先级来划分队列。例如，当一个进程由于时间片用完而进入就绪状态时，排入低优先级队列；当进程由I/O操作完成而进入就绪状态时，排入高优先级队列。
2. 运行状态（Running）
进程占用处理器资源；处于此状态的进程的数目小于等于处理器的数目。在没有其他进程可以执行时(如所有进程都在阻塞状态)，通常会自动执行系统的空闲进程。
3. 阻塞状态（Blocked）
由于进程等待某种条件（如I/O操作或进程同步），在条件满足之前无法继续执行。该事件发生前即使把处理机分配给该进程，也无法运行。
进程的五态图
线程
通常在一个进程中可以包含若干个线程，它们可以利用进程所拥有的资源，在引入线程的操作系统中，通常都是把进程作为分配资源的基本单位，而把线程作为独立运行和独立调度的基本单位，由于线程比进程更小，基本上不拥有系统资源，故对它的调度所付出的开销就会小得多，能更高效的提高系统内多个程序间并发执行的程度。
进程死锁
进程管理是操作系统的核心,但如果设计不当，就会出现死锁的问题，如果一个进程在等待一个不可能发生的事，则进程就死锁了，而如果一个或多个进程产生死锁，就会造成系统死锁。
死锁发生的必要条件
1. 互斥条件：即一个资源每次只能被一个进程使用，在操作系统中这是真实存在的情况；
2. 保持和等待条件：有一个进程已获得了一些资源，但因请求其他资源被阻塞时，对已获得的资源保持不放；
3. 不剥夺条件：有些系统资源是不可剥夺的，当某个进程已获得这种资源后，系统不能强行收回，只能由进程使用完时自己释放；
4. 环路等待条件：若干个进程形成环形链，每个都占用对方要申请的下一个资源。
解决死锁的策略
1. 死锁预防：例如，要求用户申请资源时一起申请所需的全部资源，这就破坏了保持和等待条件；将资源分层，得到上一层资源后，才能够申请下一层资源，它破坏了环路等待条件，预防通常会降低系统的效率；
2. 死锁避免：避免是指进程在每次申请资源时判断这些操作是否安全,典型算法是“银行家算法”，但这种算法会增加系统的开销；
3. 死锁检测：前两者是事前措施，而死锁的检测则是判断系统是否处于死锁状态，如果是，则执行死锁解除策略；
4. 死锁解除：这是与死锁检测结合使用的,它使用的方式就是剥夺,即将资源强行分配给别的进程。
PV操作
临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区，这段代码专门用于访问临界资源。
在操作系统中，进程之间经常会存在互斥（都需要共享独占性资源时）和同步（完成异步的两个进程的协作）两种关系。
P操作：P(S)，使S=S-1，若S<0，进程暂停执行，放入信号量的等待队列。
V操作：V(S)，使S=S+1，若S<=0，唤醒等待队列中的一个进程。
生产者——消费者问题
单缓冲区情况
单缓冲区生产者——消费者问题PV原语描述
多缓冲区情况
多缓冲区生产者——消费者PV原语描述
管程
管程是指关于共享资源的数据及在其上操作的一组过程或共享数据结构及其规定的所有操作，采用P-V同步机制来编写并发程序，对于共享变量及信号量变量的操作将被分散于各个进程中。
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