一、操作系统的作用：
1、隐藏了丑陋复杂的硬件接口，提供良好的抽象接口
2、管理、调度进程，并且将多个进程对硬件的竞争变得有序
二、多道技术：
1、产生背景：针对单核，实现并发
ps：现在的主机一般是多核，那么每个核都会利用多道技术
有4个cpu，运行于cpul的某个程序遇到I/O阻塞，会等到I/O结束再重新调度，会被调度到4个cpu中的任意一个，具体由操作系统调度算法决定
2、空间上的复用：如内存中同时有多道程序，且每道程序之间是独立的
3、时间上复用：复用一个cpu的时间片
强调：遇到I/O切，占用cpu时间过长也切，核心在于切之前将进程的状态保存下来，这样才能保证下次切换回来时，能基于上次切走的位置继续运行
三、为什么要有操作系统
现代的计算机系统主要是由一个或者多个处理器，主存，内存，硬盘，键盘，鼠标，显示器，打印机，网络接口及其他输入输出设备组成。
一般而言，现代计算机系统是一个复杂的系统。
其一：如果每位应用程序员都必须掌握该系统所有的细节，那就不可能再编写什么代码了（这会严重影响程序员的开发效率：全部掌握这些细节需要的时间会很长很长，在程序员掌握好这些之后可能都想不起自己要编什么代码了）
其二：管理这些部件并加以优化使用是一件极富有挑战性的工作，于是，计算机安装了一层软件（系统软件），称之为操作系统。它的任务就是为用户程序提供一个更好、更简单、更清晰的计算机模型，并管理刚才提到的所有设备。
总结：
程序员无法把所有的硬件操作细节都了解到，管理这些硬件并且加以优化使用时非常繁琐的工作，这个繁琐的工作就是操作系统来干的，有了它，程序员就从这些繁琐的工作中解脱了出来，只需要考虑自己的应用软件的编写就可以了，应用软件直接使用操作系统提供的功能来间接使用硬件。
二、什么是操作系统
简单来说，操作系统就是一个协调、管理和控制计算机硬件资源和软件资源的控制程序。操作系统所处的位置。
# 操作系统位于计算机硬件与应用软件之间，本质也是一个软件。
操作系统由操作系统内核（运行于内核态，管理硬件资源）以及系统调用（运行于用户态，为应用程序员写的应用程序提供系统调用接口）两部分组成，
所以，单纯的说操作系统是运行于内核态是不准确的。
其实操作系统细分可以分成两部分功能：
# 一：隐藏了丑陋的硬件调用接口，为应用程序员提供的调用硬件的资源更好、更简单、更清晰的模型(系统调用接口)。应用程序员有了这些接口后，就不用再考虑操作硬件的细节，专心开发自己的应用程序即可。 例如：操作系统提供了文件这个抽象概念，对文件的操作就是对磁盘的操作，有了文件我们无需再去考虑关于磁盘的读写控制(比如控制磁盘转动，移动磁头读写数据等细节)。 # 二、将应用程序对硬件资源的竞态请求变得有序化 例如：很多应用软件其实是共享一套计算机硬件，比方说有可能有三个应用程序同时需要申请打印机来输出内容，那么a程序竞争到了打印机资源就打印，然后可能是b竞争到打印机资源，也可能是c，这就导致了无序，打印机可能打印一段a的内容然后又去打印c......，操作系统的一个功能就是将这种无序变得有序。
# 作用一：为应用程序提供如何使用硬件资源的抽象 例如：操作系统提供了文件这个抽象概念，对文件的操作就是对磁盘的操作，有 了文件我们无需再去考虑关于磁盘的读写控制 注意： 擦装系统提供给应用程序的应该抽象是简单、清晰、优雅的。为何要提供该抽象呢？ 硬件厂商需要为操作系统提供自己硬件的驱动程序(设备驱动，这也是为何我们要使用声卡，就必须安装声卡驱动.......)，厂商为了节省成本或者兼容旧的硬件，它们的驱动程序是复杂且丑陋的，操作系统就是为了隐藏这些丑陋的信息，从而为用户提供更好的接口，这样用户使用的shell、Gnome、KDE看到的是不同的界面，但其实都使用了同一套由linux系统提供的抽象接口 # 作用二：管理硬件资源 现代的操作系统同时运行三个程序，它们三个想在同一时刻在同一台计算机上输出结果，那么开始的几行可能是程序1的输出，接着几行是程序2的输出，然后又是程序3的输出，最终将是一团糟(程序之间是一种互相竞争资源的过程) 操作系统将打印机的结果送到磁盘的缓冲区，在一个程序完全结束后，才将暂存在磁盘上的文件送到打印机输出，同时其他的程序可以继续产生更多的输出结果(这些程序的输出没有真正的送到打印机)，这样，操作系统就将由竞争产生的无序变得有序化。
三、操作系统于普通软件的区别
1、主要区别是：你不想用暴风影音了你可以选择另外一个播放器或者干脆自己写一个，但是你无法写一个属于操作系统一部分的程序(时钟中断处理程序)，操作系统由硬件保护，不能被用户修改。
2、操作系统与用户程序的差异并不在于二者所处的地位。特别是操作系统是一个大型、复杂、长寿的软件。
- 大型：linux或windows的源代码有五百万行数量级。按照每页50行共1000行的书来计算，五百行要有100卷，要用一整个书架子来摆置，这还仅仅是内核部分。用户程序，如GUl，库以及基本应用软件(如windows Explorer等)，很容易就能达到这个数量的10倍或者20倍之多。
- 长寿：操作系统很难编写，如此大的代码量，一旦完成，操作系统所有者就不会轻易扔掉，再写一个。而是在原有的基础上进行改进。(基本上可以把windows95/98/Me看作一个操作系统，而windowsNT/2000/XP/Vista则是两位一个操作系统，对于用户来说它们十分相似。还有UNIX以及它的变体和克隆版本也演化了多年，如System V版，Solaris以及FreeBSD等都是Unix的原始版，不过尽管Linux非常依照UNIX模式而仿制，并且与UNIX高度兼容，但是linux具有全新的代码基础)
四、操作系统发展史
第一代计算机(1940~1955):真空管和穿孔卡片
特点：1、没有操作系统的概念
2、所有的程序设计都是直接操控硬件
工作过程：程序员在墙上的机时表预约一段时间，然后程序员拿着他的插件版到机房里，将自己的插件版接到计算机里，这几个小时内他是独享整个计算机资源的，后面的一批人都得等着(且两万多个真空管时常会有被烧坏的情况出现)。
后来出现了穿孔打卡，可以将程序写在卡片上，然后读入计算机而不用插件版
优点：程序员在申请的时间段内独享整个资源，可以即时的调试自己的程序(有bug可以立刻处理)
缺点：浪费计算机资源，一个时间段内只有一个人用。
注意：同一时刻只有一个程序中内存中，被cpu调用执行，如果有10个程序要执行，那也是串行的。
第二代计算机(1955~1965)：晶体管和批处理系统
特点：设计人员、生产人员、操作人员、程序人员和维护人员直接有了明确的分工，计算机被锁在专用的空调房间中，由专业操作人员运行，这便是‘大型机’。
有了操作系统的概念，有了程序设计语言：FORTRAN语言或汇编语言，写到纸上，然后穿孔打成卡片，再讲卡片盒带到输入室，交给操作员，然后喝着咖啡等待输出接口
工作过程：
第二代如何解决第一代的问题/缺点：
1、把一堆人的输入攒成一大波输入；
2、然后顺序计算(这是有问题的，但是第二代计算机也没有解决)
3、把一堆人的输出攒成一大波输出
优点：实现了批处理，节省了机时
缺点：
1、整个流程需要人参与和控制，将磁带搬来搬去(中间两小人)
2、计算的过程仍然是顺序计算------->串行
3、程序员原来独享一段时间的计算机，现在必须被统一规划到一批作业中，等待结果和重新调试的过程都需要等同批次的其他程序都运行完了才可以(这极大的影响了程序的开发效率，无法及时调试程序)
第三代计算机(1965~1980):集成电路芯片和多道程序设计
是现在服务器的前身
如何解决第二代计算机的问题1：卡片被拿到机房后能够很快的将作业从卡片读入磁盘，于是任何时刻当一个作业结束时，操作系统就能将一个作业从磁带读出，装进空出来的内存区域运行，这种技术叫做
同时的外部设备联机操作：SPOOLING，该技术同时用于输出。当采用了这种技术后，就不在需要IBM1401机了，也不必将磁带搬来搬去了（中间俩小人不再需要）
如何解决第二代计算机的问题2：
第三代计算机的操作系统广泛应用了第二代计算机的操作系统没有的关键技术：多道技术
cpu在执行一个任务的过程中，若需要操作硬盘，则发送操作硬盘的指令，指令一旦发出，硬盘上的机械手臂滑动读取数据到内存中，这一段时间，cpu需要等待，时间可能很短，但是这对于cpu来说已经很长很长了，长到可以让cpu做很多其他的任务，如果我们让cpu在这段时间内切换到去做其他的任务，这样cpu不就充分利用了吗。这正是多道技术产生的技术背景。
多道技术：
多道技术中的多道指的是多个程序，多道技术的实现是为了解决多个程序竞争或者说共享同一个资源(比如cpu)的有序调度问题，解决方式即多路复用，多路复用分为时间上的复用和空间上的复用。
空间上的复用：将内存分为几部分，每个部分放入一个程序，这样同一时间内存中就有了多道程序。
时间上的复用：当一个程序中在等待I/O时，另一个程序可以使用cpu，如果内存中可以同时存放足够多的作业，则cpu的利用率可以接近100%，类似于我们小学数学所学的统筹方法。(操作系统采用了多道技术后，可以控制进程的切换，或者说进程之间去争抢cpu的执行权限。这种切换不仅会在一个进程遇到I/O时进行，一个进程占用cpu时间过长也会切换，或者说被操作系统夺走cpu的执行权限)
空间上的复用最大的问题是：程序之间的内存必须分割，这种分割需要在硬件层面实现，由操作系统控制。如果内存彼此不分割，则一个程序可以访问另外一个程序的内存；1、首先丧失的是安全性，比如你的qq程序可以访问操作系统的内存，这意味着你的qq可以拿到操作系统的所有权限。2、其次丧失的是稳定性，某个程序崩溃时有可能把别的程序的内存也给回收了，比方说把操作系统的内存给回收了，则操作系统崩溃。
第三代计算机的操作系统仍然是批处理：许多程序员怀念第一代独享的计算机，可以即时调试自己的程序。为了满足程序员们很快可以得到响应，出现了分时操作系统
如何解决第二代计算机的问题3：
分时操作系统：多个联机终端+多道技术
20个客户端同时加载到内存，有17个在思考，3个在运行，cpu就采用多道的方式处理内存中的这3个程序，由于客户提交的一般都是简短的指令而且很少有耗时长的，索引计算机能够为许多用户提供快速的交互式服务，所有的用户都以为自己独享了计算机资源
CTTS:麻省理工（MIT）在一台改装过的7094机上开发成功的，CTSS兼容时分系统，第三代计算机广泛采用了必须的保护硬件(程序之间的内存彼此隔离)之后，分时系统才开始流行