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。

程序接口：可以在程序中进行系统调用来使用程序接口。
普通用户不能直接使用程序接口，只能通过程序代码间接使用。
系统调用=广义指令
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并发：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的，但微观上是交替发生的。
并行：指两个或多个事件在同一时刻同时发生。
操作系统的并发性指计算机系统中同时运行着多个程序，这些程序宏观上看是同时运行着的，而微观上看是交替运行的。

单核CPU同一时刻只能执行一个程序，各个程序只能并发地执行
多核CPU同一时刻可以同时执行多个程序，多个程序可以并行地执行

1.1 操作系统的发展与分类

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1.2 操作系统运行机制与体系结构

什么是指令

问题:“指令” 和我们平时所说的“代码”有什么区别?
指令就是CPU能识别、执行的最基本的命令，如加法运算

两种指令、两种处理器状态、两种程序

两种指令

有的指令“人畜无害”。比如:加、减、乘、除这些普通的运算指令。
有的指令有很高的权限。比如:内存清零指令。如果用户程序可以使用这个指令，就意味着一个用户可以将其他用户的内存数据随意清零，这样做显然是很危险的。
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内核是计算机上配置的底层软件，是操作系统最基本、最核心的部分
实现操作系统内核功能的那些程序就是内核程序
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类比:
操作系统的体系结构问题与企业的管理问题很相似。
内核就是企业的管理层，负责一些重要的工作。只有管理层才能执行特权指令，普通员工只能执行非特权指令。用户态、核心态之间的切换相当于普通员工和管理层之间的工作交接
大内核:企业初创时体量不大，管理层的人会负责大部分的事情。优点是效率高;缺点是组织结构混乱，难以维护。
微内核:随着企业体量越来越大，管理层只负责最核心的一些工作。优点是组织结构清晰，方便维护;缺点是效率低。

1.3 中断与异常

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中断的作用
CPU 上会运行两种程序，一种是操作系统内核程序，一种是应用程序

“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
当中断发生时，CPU立即进入核心态

在合适的情况下，操作系统内核会把CPU的使用权主动让给应用程序（第二章进程管理相关内容）

“中断”是让操作系统内核夺回CPU使用权的唯一途径

如果没有“中断”机制，那么一旦应用程序上CPU运行，CPU就会一直运行这个应用程序

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

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

中断的分类
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系统调用

操作系统作为用户和计算机硬件之间的接口，需要向上提供一些简单易用的服务。主要包括命令接口和程序接口。其中程序接口由一组系统调用组成。
“系统调用”是操作系统提供给应用程序（程序员 / 编程人员）使用的接口，可以理解为一种可供应用程序调用的特殊函数，应用程序可以通过系统调用来请求获得操作系统内核的服务
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系统调用与库函数区别

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