操作系统基础
什么是操作系统
介于硬件资源和应用程序之间的一个系统软件
操作系统的功能
操作系统位于硬件资源之上，管理硬件资源；应用程序之下，为应用程序提供服务，同时管理应用程序
1、资源分配，资源回收
计算机重要的硬件资源无非就是CPU、内存、硬盘、I/O设备。
而这些资源总是有限的，因此需要有效管理，资源管理最终只有两个问题：资源分配、资源回收
- 资源分配：体现在CPU上，比如进程调度，多个进程同时请求CPU下，应该给哪一个进程呢？再比如内存分配，内存不够了怎么办？A进程非法访问了B进程的内存地址怎么办？内存内、外碎片问题等。
- 资源回收：考虑内存回收后的合并等等。
2、为应用程序提供服务
操作系统将硬件资源的操作封装起来，提供相对统一的接口(系统调用)供开发者调用。
如果没有操作系统，应用程序将直接面对硬件，给开发者带来编程的困难，直接访问硬件，也有可能损坏硬件资源
3、管理应用程序
即控制进程的生命周期：进程开始时的环境配置和资源分配、进程结束后的资源回收、进程调度等。
4、操作系统内核的功能
- 进程调度能力：管理进程、线程，决定哪个进程、线程使用CPU。
- 内存管理能力：决定内存的分配和回收。
- 硬件通信能力：管理硬件，为进程和硬件之间提供通信。
- 系统调用能力：应用程序进行更高限权运行的服务，需要系统调用，用户程序和操作系统之间的接口。
操作系统的角色
管理者与魔术师
1、管理者
主要分为：CPU管理、内存管理、外存管理、IO管理；以及自己的健壮性和安全性管理。
2、魔术师
比如操作系统会让每个进程都觉得自己独占CPU、独占整片物理内存，而实际上每个进程都只是在某一时间段内占用CPU，仅仅只是占用实际一点点物理内存。
用户程序与操作系统的关系
相互调用
1、操作系统的角度
计算机启动后启动的第一个软件就是操作系统，随后启动的所有进程都运行在操作系统之上，使用操作系统提供的服务，同时被操作系统监控，进程结束后也由操作系统回收。
2、进程角度
调用操作系统提供的服务，实现自己的功能。
