Operating System (OS) ，本质上是一种系统软件，为其他软件调用计算机硬件提供接口，方便用户使用和管理计算机资源。
基本特征
虚拟
Virtualization
操作系统将物理资源（如 CPU、Memory）转换为更通用、更强大的虚拟资源形式。
因此，操作系统有时被称为虚拟机 (Virtual machine) 或资源操理器 (Resource manager) 。
进程
Process
可以理解为操作系统在虚拟化资源的过程中的一部分。它是操作系统提供的基本的抽象，作为计算机中正在运行的程序实例，操作系统分配资源的基本单位。
线程
Thread
进程的最小单元，一个进程可以包含多个线程，每个线程共享同一个进程的资源。
并发
操作系统能同时执行多个任务
并发
Concurrency
多个事件在同一个时间间隔内发生。
- 可能在同一时间段内有多个任务的进程，但实际在任何时刻只有一个任务在执行。
💡
一个厨师，一边切菜一边等待水烧开，这两个任务是 “同时” 进行的。
并行
Parallel
多个事件在同一时刻同时发生。
- 真正的同时执行多个任务，需要多个处理器或多个核心来实现。
💡
两个厨师，同时进行不同的任务，一个人切菜，另一个人洗碗。
共享
多个用户或进程能共同使用系统资源，包括共享内存 / 文件 / CPU 等。
- 为了保护共享资源，应该使用一些机制以避免数据竞争和不一致性（详见并发管理）。
体系结构
相关机制
系统调用
System call
操作系统提供给应用程序的一种接口。
- 它便于程序访问文件系统、网络等底层操作，而无需了解底层硬件。
中断
How does hardware communicate with the OS?
This is achieved using Interrupt mechanisms.
Electrical signals are sent from hardware devices to indicate that they need attention or have completed a task.
上下文切换
Context switch
指在多任务操作系统中，当一个进程被暂停执行以便其他进程可以运行时，保存该进程的状态，加载并运行另一个进程的状态的过程。
- efficient But incurs performance overhead
系统空间
内核空间和用户空间
为了避免操作系统和关键数据被用户程序破坏，将处理器的执行状态分为用内核模式（Kernel Mode）和用户模式（User Mode）。
- 内核态能执行所有指令，能够访问系统内所有的存储空间。
- 用户态不能执行特权指令（Privileged instruction），只能访问受限的资源。
两种模式的转换
操作系统运行时，处理器主要通过系统调用在内核态和用户态之间切换。此外还可以通过异常和外部中断。
