对应视频内容：
1.1 课程概述
1.2 什么是操作系统
1.3 为什么学习操作系统

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一、课程概要

本课程学习什么？

• 基本概念及原理
• 操作系统介绍
• 中断及系统调用
• 内存管理
• 进程及线程
• 调度
• 同步
• 文件系统
• I/O 子系统

二、操作系统

什么是操作系统？

用户角度： 操作性是一个 控制软件：

• 管理应用程序；
• 为应用程序提供服务；
• 杀死应用程序

对内角度： 操作系统用于资源管理：

• 管理外设、分配资源
  

操作系统是硬件之上、应用程序之下的层次结构。
操作系统位于应用软件之下，为应用软件提供服务支撑。

Linux、Windows、Android界面属于外壳（Shell），而不是内核（Kernel）。Kernel是我们研究的重点。

Shell可以理解为操作系统对外的接口，比如Windows的GUI，也有命令行类型的Shell。

操作系统包含什么

硬件资源三大块：CPU、内存、磁盘。

CPU： CPU调度、进程线程
内存： 物理内存管理、虚拟内存管理（在有限物理内存之上为应用提供内存）
文件系统： disk过于底层，不方便上层应用。
中断处理与设备驱动： 驱动实现操作系统。

OS Kernel的特征：

1.并发

• 并发：在一段时间内多个程序运行；
• 并行：在一个时间点上共同运行（因此只有一个CPU无法完成并行）

2.共享

• 是“同时”访问还是互斥共享，根据情况而定。

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。

4.异步

• 程序执行不是一贯到底，而是走走停停，向前推进速度不可预知；
• 但只要运行环境相同，OS需要保证程序运行的结果也相同。

三、学习操作系统的意义

操作系统是一门综合课程，包含：

• 程序设计语言
• 数据结构
• 算法
• 计算机体系结构

操作系统还在不停地发展、在工控等各种领域 有强烈的需求。

USENIX、CCF（国内）等组织在开展操作系统的研究。

如何关注操作系统的研究：

• 顶级会议：SOSP、USENIX

操作系统很大：Windows XP有4500多万行；
操作系统是并发的，很有挑战性；
操作系统要能够应对非法操作、硬件故障；
操作系统必须是可靠高效的。

操作系统在发展，比如I/O已经不需要操作系统管理，而是交给硬件进行。

操作系统需要权衡：

• 空间与时间
• 性能和可预测性
• 公平和性能

硬件方面，操作系统需要：

• 良好的硬件管理
• 合理的资源分配
• 比如：磁盘速度与CPU、内存差很多，操作系统需要协调处理