操作系统（Operating System，OS）是管理计算机硬件资源、并为应用程序提供运行环境的系统软件。它是硬件与应用之间的桥梁：向下屏蔽硬件差异，向上提供统一的抽象（进程、文件、内存、设备）。
一句话定位
操作系统就是「资源的分配者 + 抽象的提供者」：把 CPU、内存、外设调度好，再把它们包装成进程、虚拟内存、文件等好用的概念。
知识体系
flowchart TD A[操作系统] --> B[进程与线程] A --> C[处理机调度] A --> D[同步与死锁] A --> E[内存管理] A --> F[文件与 IO] B --> B1["进程与 PCB"] B --> B2["进程状态转换"] B --> B3["线程与并发"] C --> C1["调度算法: FCFS / SJF / 时间片"] C --> C2["上下文切换"] D --> D1["互斥与同步: PV 操作"] D --> D2["经典问题: 生产者消费者"] D --> D3["死锁: 四个必要条件"] E --> E1["分区 / 分页 / 分段"] E --> E2["虚拟内存与页面置换"] E --> E3["TLB 与页表"] F --> F1["文件系统与目录"] F --> F2["磁盘调度"] F --> F3["设备管理与中断 / DMA"]
核心要点
- 进程与线程：进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位；进程靠 PCB 记录运行状态。
- 进程状态：就绪 → 运行 → 阻塞，加上新建与终止，构成状态机。
- 调度算法：先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）、优先级调度、多级反馈队列，权衡的是吞吐量、响应时间、公平性。
- 同步与互斥：用信号量 + PV 操作解决并发竞争；经典模型有生产者-消费者、读者-写者、哲学家进餐。
- 死锁：互斥、占用并等待、不可剥夺、循环等待四个条件同时成立才会死锁；对策是预防、避免（银行家算法）、检测与解除。
- 内存管理：从连续分配到分页 / 分段，再到虚拟内存，让进程拥有独立且远大于物理内存的地址空间。
- 页面置换：FIFO、LRU、Clock，配合 TLB 和页表实现高效地址转换。
- 文件与 IO：文件系统管理数据的组织与持久化；IO 从查询、中断进化到 DMA 方式。