一、什么是操作系统
操作系统很难有一个精确的定义，因为它是一个复杂的软件，其外延边界并不固定，但是我们可以从功能的角度来理解操作系统。操作系统其实是站在管理者的角度，来为应用程序和底层的硬件提供相应的管理、控制、服务的功能。可以从对上和对下两个层面来理解。
1.1 向上理解
- 从用户角度讲，操作系统是一个
控制程序。
可以控制计算机系统中的应用程序如何运行；同时，限制不同的应用程序占用不同的资源。 - 操作系统可以①
管理应用程序、②为应用程序提供各种服务、③杀死应用程序。
如IO服务、声卡，网卡的访问等。
下图是站在用户角度看到的Windows10系统界面，提供了很方便的图形界面。
1.2 向下理解
- 对内部资源来讲，操作系统是一个
资源分配器。
在计算机系统中，有各种资源，例如，cpu是资源，内存是资源，外设也是资源。操作系统需要协调好各种资源，使资源的利用率和计算机的效率得到保障。
下图是操作系统把cpu、磁盘、内存三部分物理资源分别抽象为进程、文件、地址空间，从而给应用程序使用。
1.3 承上启下
-
操作系统处于硬件之上、应用程序之下。
操作系统是一种特殊的软件，被称之为系统软件。是直接面向硬件的，向下直接管理硬件资源，向上提供抽象的接口。 -
操作系统位于应用程序之下，为应用程序提供服务支持。
操作系统对外的接口叫做(外壳Shell)，对内的接口叫做(内核Kernel)，操作系统这门课更加关注的是操作系统的内部，即Kernel。
二、OS-Kernel操作系统内核
2.1 操作系统内部组件
操作系统内部组件，包括：
- CPU调度器
- 物理内存管理
- 虚拟内存管理
- 文件系统管理
- 中断处理与设备驱动
操作系统是管理硬件资源的，计算机最重要的三大硬件资源分别是：CPU、内存、磁盘。
①CPU的管理涉及：CPU的调度、进程线程的管理、
②内存的管理涉及：物理内存、虚拟内存。
③磁盘的管理涉及：disk是以磁盘块为基本单位读写单位，抽象出文件系统，以文件的形式为应用程序提供存储、访问的环境。
除了这三块，和底层打交道的还有④中断处理和IO设备驱动。
2.2 OS-Kernel的特征
(1) 并发
计算机系统中同时存在多个运行的程序，需要OS管理和调度。
注意，并发的并行的区别：
- 并发指的是，在一段时间内，多个程序可以运行；
- 并行指的是，在一个时间点上，多个程序可以同时执行。
能够并行执行的程序，一般要求计算机系统存在多个CPU，若计算机只有一个CPU则无法完成并行的工作。
(2) 共享
"同时"访问，实际上是互斥共享。
操作系统是一个资源管理器，它需要有效的让资源共享给不同的应用程序。
表面上看可以同时访问内存、IO等，但其实在操作系统的内部，这种“同时”是一种互斥共享访问，又称为“分时”访问。即在一个时间点上只有一个程序可以访问一个资源。
比如说，有一块内存，那么在一个时间点上，对于某一个内存单元只能有一个程序来访问。但是，如果把一块内存分为相互隔离的两半，那么就可以同时让两个程序同时访问不同的内存单元。
(3) 虚拟
- 利用
多道程序设计技术，让每个用户都觉得有一个计算机专门为他服务。
操作系统直接面对的是硬件，但是操作系统把硬件虚拟化了。例如，把CPU虚拟化为进程；把磁盘虚拟化为文件；把内存虚拟化为地址空间。这样就使得每一个应用程序(或者用户)感觉到自己独占一台计算机。
这也是多到程序设计中常见的方式：把一台物理机器，虚拟成多台机器，在操作系统支持之下，就可以完成相应的功能。
(4) 异步
- 程序的执行不是一贯到底，而是走走停停，向前推进的速度不可预知。
- 但只要运行环境相同，OS需要保证程序运行的结果相同。
如果只有一个CPU，在任何一个时刻只能有一个程序在跑。下一个程序什么时候跑，取决于操作系统的调度。
三、操作系统实例
当前市面上有各种各样的操作系统，有面向桌面的、面向服务器的、面向移动终端的、面向工控领域等，下面介绍一些经典的操作系统实例。
1. UNIX家族
UNIX是在60年代，由肯•汤普森（Ken Thompson）和丹尼斯•里奇（Dennis Ritchie）(C语言之父)，完成的基于C语言的操作系统，从而改变了世界。
BSD是在UNIX操作系统之上，做了进一步改进和扩展，特别是在网络协议站上有独到之处，形成了UNIX-BSD(伯克利发行版)。随后，出现了各种版本的 UNIX-BSD 系统。
2. Linux家族
Linux是仿UNIX的操作系统，1991年由一个学生Linus发明。如今，Linux在智能终端领域得到了很大的发展，Google推出的Android操作系统也使用了Linux OS内核，当前Linux内核占据了最大的比例，远超苹果的IOS。
3. Windows家族
微软公司(microsoft)在90年代设计了WindowsOS，其前身是80年代DOS，在桌面领域，Windows占据绝对统治地位。但在服务器和终端领域，更多的是Linux操作系统。
Windows操作系统的出现，对计算机推广到千家万户起到了很大的作用。
四、操作系统的发展历史
- 早期计算机使用纸带传输程序和数据，操作系统只起到加载作用。
CPU等硬件快速发展，计算机速度得到提升，性能未得到充分利用。
- 批处理阶段
内存容量越来越大，可以存放多个程序，CPU执行多个程序。
- 多道程序设计阶段
为了更好的利用计算机资源，更好的和用户交互，出现了分时系统。
-
分时调度阶段
-
个人电脑操作系统
如今，操作系统有两大热门发展方向：
①集成电路发展：一个CPU中可以集成多个CPU核，多核多处理。
②网速发展：出现分布式 操作系统。
随着物联网，大数据，云计算的发展。可以预见，将来一个人周围会有大量的嵌入式设备来提供感知，计算，服务。从早期的一群人围着一台计算机服务，逐步的发展演化到一群计算机为一个人服务。
转载：https://blog.csdn.net/weixin_43691058/article/details/105741823