一、什么是操作系统
英文：Operating System，简称OS
简介：是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充
定义：一组能有效地组织和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合
身份：系统软件（但系统软件并不只有操作系统）
主要作用：管理好计算机硬件，提高它们的利用率和系统的吞吐量
主要作用：（层次上）为用户和应用程序提供一个简单的接口
二、操作系统的作用
1. 作为用户与计算机硬件系统之间的接口
OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户可以通过OS来操纵计算机硬件和运行自己的程序。
用户可通过三种方式实现与操作系统的通信并取得它的服务：命令方式、系统调用方式、图标—窗口方式
其中，系统调用方式需借助于应用程序进行，而其他两种方式则是用户直接与操作系统的交互
2. 作为计算机系统资源的管理者
一个计算机系统中，通常都含有多种硬件和软件资源。
这些资源可分为四类：处理机、存储器、I/O设备、文件（数据和程序）
OS就需要有效地管理这四类资源
- 处理机管理：分配和控制处理机
- 存储器管理：内存的分配与回收
- I/O设备管理：I/O设备的分配（回收）与操纵
- 文件管理：实现对文件的存取、共享和保护
3. 实现了对计算机资源的抽象
OS是铺设在计算机硬件上的多层软件的集合，这不仅增强了系统的功能，还隐藏了对硬件操作的具体细节，实现了对计算机硬件操作的多个层次的抽象模型。
三、操作系统发展过程
1. 单道批处理系统
目的：实现对作业的连续处理
方式：磁带上装有多个作业，每次作业处理都由监督程序将一个作业装入内存（再把运行控制权交给它，直到该作业执行完毕后将运行控制权还给监督程序），再由监督程序把磁带上的第二个作业调入内存...（就这样自动地一个作业紧接一个作业地进行处理，直到磁带上的所有作业全部完成）
缺点：在内存中仅有一道程序，于是每逢该程序在运行中发出I/O请求后，CPU便处于等待状态，必须在其I/O完成后才继续运行。故系统中的资源得不到充分的利用。
2. 多道批处理系统
目的：提高资源利用率和系统吞吐量
多道：能运行多道程序的批处理系统
方式：将用户所提交的作业先存放在外存上，并排成一个队列，称为“后备队列”，然后由作业调度程序按一定的算法，从后背队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源
特点：内存中装有若干道程序，便可以在运行程序A时，利用其因I/O操作而暂停执行时的CPU空档时间，再调度另一道程序B运行，同样可以利用程序B在I/O操作时的CPU空档时间，再调度程序C运行，使多道程序交替地运行，这样便可以保持CPU处于忙碌状态。
要克服的问题：处理机争用问题、内存分配和保护问题、I/O设备分配问题、文件的组织和管理问题、作业管理问题、用户与系统的接口问题，我们在计算机系统中增加一组软件来处理这些问题，这组软件构成了操作体系。
3. 分时系统
目的：满足用户对人—机交互的需求
方式：一台主机，连接多个配有显示器和键盘的终端
特点：允许多个用户同时通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源
人—机交互：用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收，并及时处理该命令，再将结果返回给用户
及时处理特点：作业直接进入内存，并采用轮转运行方式（每个作业只能运行一个时间片）
四、四大基本特征
1. 并发
系统中的程序能并发执行，使得OS能有效地提高系统中的资源利用率，增加系统的吞吐量。
并发：两个或多个事件在同一时间间隔内发生
并行：两个或多个事件在同一时刻发生
在多道程序环境下，并发性是指：在一段时间内宏观上有多个程序在同时运行，但在单处理机系统中，每一时刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序只能是分时地交替执行。
2. 共享
资源共享：系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用
两种实现资源共享的方式：互斥共享方式、同时访问方式
临界资源：在一段时间内只允许一个进程访问的资源
同时访问：系统中有一类资源，允许在一段时间内由多个进程“同时”对它们进行访问
同时：在单处理机环境下是宏观意义上的，而在微观上，这些进程对该资源（如磁盘设备）的访问是交替进行的
3. 虚拟
示例：将一条物理信道变为若干条逻辑信道
虚拟：通过某种技术，将一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物
技术：时分复用、空分复用
4. 异步
多道程序环境下：系统允许多个进程并发执行，但只有进程在获得所需资源后方可执行
单处理机环境下：系统只有一台处理机，因而每次只允许一个进程执行，其余进程只能等待
五、主要功能
1. 处理机管理功能
进程控制
进程同步
进程通信
调度
2. 存储器管理功能
内存分配
内存保护
地址映射
内存扩充
3. 设备管理功能
缓冲管理
设备分配
设备处理
4. 文件管理功能
文件存储空间的管理
目录管理
文件的读/写管理和保护
5. 操作系统与用户之间的接口
用户接口
程序接口
6. 现代操作系统的新功能
系统安全
网络的功能和服务
支持多媒体