操作系统

操作系统（operating system，简称OS）是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互操作的界面。

在计算机中，操作系统是其最基本也是最为重要的基础性系统软件。

简单来说应用软件与硬件并不直接沟通，而是加了一层操作系统去完成与硬件的联系。

内核

现在主流两大操作系统 Windows和Linux 操作系统的核心就是内核。

计算机由各种外部硬件组成，而每个应用都要和这些硬件打交道，所以产生了内核作为连接应用与硬件的桥梁，应用程序只关心和内核交互，不用挂心硬件的细节。

系统调用

由操作系统实现提供的所有系统调用所构成的集合即程序接口或应用编程接口(Application Programming Interface，API)。是应用程序同系统之间的接口。

简单来说每个接口都有自己功能，比如摄像头、打印机等的系统资源调用需要配备。

虚拟内存

虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。目前，大多数操作系统都使用了虚拟内存，如Windows家族的“虚拟内存”；Linux的“交换空间”等。

假设两个程序同时对内存的一个位置写，就会出现替换、抹擦的现象。当然是不允许的，所以产生了虚拟内存，让每个进程独享自己的虚拟内存，互不干扰。这里每个进程都不能访问物理地址。至于虚拟内存最后怎么落在物理内存中对进程来说是透明的，操作系统帮我们都做好了。

内存分段

内存内存分段（英语：Memory segmentation），一种电脑内存的管理技术，它将电脑的主内存分成许多区段（segment或sections）。当处理器要进行内存寻址时，会使用一个数值，这个数值包括了某个区段，以及偏移量（offset）。一个程式的目的档（Object file）中也会使用区段，让它们可以链结成执行档，并加载内存中执行。段选择子和段内偏移量

虚拟地址中的段选择子会指向物理地址。

假若我们几个进程同时运行，占据了物理内存连续的一片，但是中间的进程停止，中间的内存空出来之后其他的进程占用空间不会偏移补全，这样就造成了内存资源的浪费。

内存交换

把处于等待状态（或在CPU调度原则下被剥夺运行权利）的程序从内存移到辅存，把内存空间腾出来这一来过程又叫换出把准备好竞争CPU运行的程序从辅存移到内存，这一过程又称为换入

内存分段的好处就是能让内存出现连续的空间，但是空间碎片太大太多内存交换的空间太大。

所以产生了内存分页。

内存分页

内存分页是把整个虚拟和物理内存都分成诺干等份，每份叫做页。连续并且尺寸固定。虚拟地址和物理地址之间用页表映射，页表由操作系统管理。

如果内存空间不足，内存分页下，内存交换的效率会非常高。

多级分页图解

进程（一段程序的执行过程）

进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

进程的状态

一旦排队的进程多了，对于有限的内存空间就是极大的考验，为了解决内存问题可以将一部分进程交换到磁盘中，这个进程就会处于挂起的状态。就有了七状态模型。

进程的控制结构

进程是如何去切换下一个进程的。

PCB 进程管理块。为了描述控制进程的运行，系统中存放进程的管理和控制信息的数据结构称为进程控制块（PCB Process Control Block），它是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录性数据结构。它是进程管理和控制的最重要的数据结构，每一个进程均有一个PCB，在创建进程时，建立PCB，伴随进程运行的全过程，直到进程撤消而撤消。