一，多道程序系统
#所谓多道程序设计技术，就是指允许多个程序同时进入内存并运行。即同时把多个程序放入内存，并允许它们交替在CPU中运行，它们共享系统中的各种硬、软件资源。当一道程序因I/O请求而暂停运行时，CPU便立即转去运行另一道程序。 在A程序计算时，I/O空闲， A程序I/O操作时，CPU空闲（B程序也是同样）；必须A工作完成后，B才能进入内存中开始工作，两者是串行的，全部完成共需时间=T1+T2。 将A、B两道程序同时存放在内存中，它们在系统的控制下，可相互穿插、交替地在CPU上运行：当A程序因请求I/O操作而放弃CPU时，B程序就可占用CPU运行，这样 CPU不再空闲，而正进行A I/O操作的I/O设备也不空闲，显然，CPU和I/O设备都处于“忙”状态，大大提高了资源的利用率，从而也提高了系统的效率，A、B全部完成所需时间<<T1+T2。 多道程序设计技术不仅使CPU得到充分利用，同时改善I/O设备和内存的利用率，从而提高了整个系统的资源利用率和系统吞吐量（单位时间内处理作业（程序）的个数），最终提高了整个系统的效率。 单处理机系统中多道程序运行时的特点： （1）多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序； （2）宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕； （3）微观上串行：实际上，各道程序轮流地用CPU，并交替运行。
二，多道批处理系统
# 在前述的批处理系统中，引入多道程序设计技术后形成多道批处理系统（简称：批处理系统）。 它有两个特点： （1）多道：系统内可同时容纳多个作业。这些作业放在外存中，组成一个后备队列，系统按一定的调度原则每次从后备作业队列中选取一个或多个作业进入内存运行，运行作业结束、退出运行和后备作业进入运行均由系统自动实现，从而在系统中形成一个自动转接的、连续的作业流。 （2）成批：在系统运行过程中，不允许用户与其作业发生交互作用，即：作业一旦进入系统，用户就不能直接干预其作业的运行。 批处理系统的追求目标：提高系统资源利用率和系统吞吐量，以及作业流程的自动化。 批处理系统的一个重要缺点：不提供人机交互能力，给用户使用计算机带来不便。 虽然用户独占全机资源，并且直接控制程序的运行，可以随时了解程序运行情况。但这种工作方式因独占全机造成资源效率极低。
三，分时系统
#由于CPU速度不断提高和采用分时技术，一台计算机可同时连接多个用户终端，而每个用户可在自己的终端上联机使用计算机，好象自己独占机器一样。 分时技术：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。 若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算，则该作业暂时中断，把处理机让给另一作业使用，等待下一轮时再继续其运行。由于计算机速度很快，作业运行轮转得很快，给每个用户的印象是，好象他独占了一台计算机。而每个用户可以通过自己的终端向系统发出各种操作控制命令，在充分的人机交互情况下，完成作业的运行。 具有上述特征的计算机系统称为分时系统，它允许多个用户同时联机使用计算机。 特点： （1）多路性。若干个用户同时使用一台计算机。微观上看是各用户轮流使用计算机；宏观上看是各用户并行工作。 （2）交互性。用户可根据系统对请求的响应结果，进一步向系统提出新的请求。这种能使用户与系统进行人机对话的工作方式，明显地有别于批处理系统，因而，分时系统又被称为交互式系统。 （3）独立性。用户之间可以相互独立操作，互不干扰。系统保证各用户程序运行的完整性，不会发生相互混淆或破坏现象。 （4）及时性。系统可对用户的输入及时作出响应。分时系统性能的主要指标之一是响应时间，它是指：从终端发出命令到系统予以应答所需的时间。 分时系统的主要目标：对用户响应的及时性，即不至于用户等待每一个命令的处理时间过长。 分时系统可以同时接纳数十个甚至上百个用户，由于内存空间有限，往往采用对换（又称交换）方式的存储方法。即将未“轮到”的作业放入磁盘，一旦“轮到”，再将其调入内存；而时间片用完后，又将作业存回磁盘（俗称“滚进”、“滚出“法），使同一存储区域轮流为多个用户服务。 多用户分时系统是当今计算机操作系统中最普遍使用的一类操作系统。 注意：分时系统的分时间片工作，在没有遇到IO操作的时候就用完了自己的时间片被切走了，这样的切换工作其实并没有提高cpu的效率，反而使得计算机的效率降低了。但是我们牺牲了一点效率，却实现了多个程序共同执行的效果，这样你就可以在计算机上一边听音乐一边聊qq了。
四，实时系统
#实时系统，即系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。 实时系统在一个特定的应用中常作为一种控制设备来使用。 实时系统可分成两类： （1）实时控制系统。当用于飞机飞行、导弹发射等的自动控制时，要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据，及时地对飞机或导弹进行控制，或将有关信息通过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化等工业生产过程控制时，也要求计算机能及时处理由各类传感器送来的数据，然后控制相应的执行机构。 （2）实时信息处理系统。当用于预定飞机票、查询有关航班、航线、票价等事宜时，或当用于银行系统、情报检索系统时，都要求计算机能对终端设备发来的服务请求及时予以正确的回答。此类对响应及时性的要求稍弱于第一类。 实时操作系统的主要特点： （1）及时响应。每一个信息接收、分析处理和发送的过程必须在严格的时间限制内完成。 （2）高可靠性。需采取冗余措施，双机系统前后台工作，也包括必要的保密措施等。
五，通用操作系统
#操作系统的三种基本类型：多道批处理系统、分时系统、实时系统。 通用操作系统：具有多种类型操作特征的操作系统。可以同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能，或其中两种以上的功能。 例如：实时处理+批处理=实时批处理系统。首先保证优先处理实时任务，插空进行批处理作业。常把实时任务称为前台作业，批作业称为后台作业。 再如：分时处理+批处理=分时批处理系统。即：时间要求不强的作业放入“后台”（批处理）处理，需频繁交互的作业在“前台”（分时）处理，处理机优先运行“前台”作业。
六，个人计算机操作系统
个人计算机上的操作系统是联机交互的单用户操作系统，它提供的联机交互功能与通用分时系统提供的功能很相似。
由于是个人专用，因此一些功能会简单得多。然而，由于个人计算机的应用普及，对于提供更方便友好的用户接口和丰富功能的文件系统的要求会愈来愈迫切。
七，网络操作系统
计算机网络：通过通信设施，将地理上分散的、具有自治功能的多个计算机系统互连起来，实现信息交换、资源共享、互操作和协作处理的系统。
网络操作系统：在原来各自计算机操作系统上，按照网络体系结构的各个协议标准增加网络管理模块，其中包括：通信、资源共享、系统安全和各种网络应用服务。
八，分布式操作系统
表面上看，分布式系统与计算机网络系统没有多大区别。分布式操作系统也是通过通信网络，将地理上分散的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互连起来，实现信息交换和资源共享，协作完成任务。——硬件连接相同。 但有如下一些明显的区别： （1）分布式系统要求一个统一的操作系统，实现系统操作的统一性。 （2）分布式操作系统管理分布式系统中的所有资源，它负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输和控制协调工作，并为用户提供一个统一的界面。 （3）用户通过这一界面，实现所需要的操作和使用系统资源，至于操作定在哪一台计算机上执行，或使用哪台计算机的资源，则是操作系统完成的，用户不必知道，此谓：系统的透明性。 （4）分布式系统更强调分布式计算和处理，因此对于多机合作和系统重构、坚强性和容错能力有更高的要求，希望系统有：更短的响应时间、高吞吐量和高可靠性。
九，总结
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是非常繁琐的工作，这个繁琐的工作就是操作系统来干的，有了他，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。
精简的说的话，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如图
十，进程
1.进程的概念：
进程即正在执行的一个过程，进程是对正在运行程序的一个抽象，进程是操作系统中最小的资源分布单位（资源分配还包括内存，寄存器）
process id :进程id，简称pid，pid是一个全系统唯一的对某个进程的标识，随着这个进程的重启，pid很可能会变化
进程与进程之间的关系：数据是隔离的
同一个程序执行两次，就会在操作系统中出现两个进程
2.进程调度：
#要想多个进程交替运行，操作系统必须对这些进程进行调度，这个调度也不是随即进行的，而是需要遵循一定的法则，由此就有了进程的调度算法 1.先来先服务:（FCFS）调度算法是一种最简单的调度算法，该算法既可用于作业调度，也可用于进程调度。FCFS算法比较有利于长作业（进程），而不利于短作业（进程）。由此可知，本算法适合于CPU繁忙型作业，而不利于I/O繁忙型的作业（进程） 2.短作业(进程)优先调度算法:(SJ/PF）是指对短作业或短进程优先调度的算法，该算法既可用于作业调度，也可用于进程调度。但其对长作业不利；不能保证紧迫性作业（进程）被及时处理；作业的长短只是被估算出来的。 3.时间片轮转法:(Round Robin，RR)法的基本思路是让每个进程在就绪队列中的等待时间与享受服务的时间成比例。在时间片轮转法中，需要将CPU的处理时间分成固定大小的时间片 4.多级反馈队列:在最高级队列执行一个时间片，执行完则弹出队列，没执行完就去下一优先级队列
3.进程的并行与并发
并行：是指资源充足的情况下，两者同时执行
并发：是指资源有限的情况下，两者交替轮流使用资源，目的是提高效率
区别:
并行是从微观上，也就是在一个精确的时间片刻，有不同的程序在执行，这就要求必须有多个处理器
并发是从宏观上，在一个时间段上可以看出是同时执行的，比如一个服务器同时处理多个会话
4.运行三状态
在了解其他概念之前，我们首先要了解进程的几个状态。在程序运行的过程中，由于被操作系统的调度算法控制，程序会进入几个状态：就绪，运行和阻塞。 （1）就绪(Ready)状态 当进程已分配到除CPU以外的所有必要的资源，只要获得处理机便可立即执行，这时的进程状态称为就绪状态。 （2）执行/运行（Running）状态当进程已获得处理机，其程序正在处理机上执行，此时的进程状态称为执行状态。 （3）阻塞(Blocked)状态正在执行的进程，由于等待某个事件发生而无法执行时，便放弃处理机而处于阻塞状态。引起进程阻塞的事件可有多种，例如，等待I/O完成、申请缓冲区不能满足、等待信件(信号)等。
5.同步和异步
所谓同步就是一个任务的完成需要依赖另外一个任务时，只有等待被依赖的任务完成后，依赖的任务才能算完成，这是一种可靠的任务序列。要么成功都成功，失败都失败，两个任务的状态可以保持一致。
所谓异步是不需要等待被依赖的任务完成，只是通知被依赖的任务要完成什么工作，依赖的任务也立即执行，只要自己完成了整个任务就算完成了。至于被依赖的任务最终是否真正完成，依赖它的任务无法确定，所以它是不可靠的任务序列。
6.阻塞与非阻塞
阻塞和非阻塞这两个概念与程序（线程）等待消息通知(无所谓同步或者异步)时的状态有关。也就是说阻塞与非阻塞主要是程序（线程）等待消息通知时的状态角度来说的
7.同步/异步与阻塞/非阻塞
#同步阻塞形式 效率最低。拿上面的例子来说，就是你专心排队，什么别的事都不做。 #异步阻塞形式 如果在银行等待办理业务的人采用的是异步的方式去等待消息被触发（通知），也就是领了一张小纸条，假如在这段时间里他不能离开银行做其它的事情，那么很显然，这个人被阻塞在了这个等待的操作上面； 异步操作是可以被阻塞住的，只不过它不是在处理消息时阻塞，而是在等待消息通知时被阻塞。 #同步非阻塞形式 实际上是效率低下的。 想象一下你一边打着电话一边还需要抬头看到底队伍排到你了没有，如果把打电话和观察排队的位置看成是程序的两个操作的话，这个程序需要在这两种不同的行为之间来回的切换，效率可想而知是低下的。 #异步非阻塞形式 效率更高， 因为打电话是你(等待者)的事情，而通知你则是柜台(消息触发机制)的事情，程序没有在两种不同的操作中来回切换。
十一，multiprocess模块与进程的启动与结束
#进程的启动 #可以启动多个进程 #子进程和父进程直接的关系 # 1、父进程和子进程的启动时异步的 #父进程只负责通知操作系统启动子进程 #接下来的工作有操作系统接手，父进程继续执行 # 2、父进程执行完毕之后并不会直接结束程序， #而是会等待所有的子进程都执行完毕之后才结束 #父进程有复责回收子进程的资源 #进程的结束 #1. 正常退出（自愿，如用户点击交互式页面的叉号，或程序执行完毕调用发起系统调用正常退出，在linux中用exit，在windows中用ExitProcess） #2. 出错退出（自愿，python a.py中a.py不存在） #3. 严重错误（非自愿，执行非法指令，如引用不存在的内存，1/0等，可以捕捉异常，try...except...） #4. 被其他进程杀死（非自愿，如kill -9）
from multiprocessing import Process count = 100 #内存隔离，子进程的count还是100 def func(args): global count count -= 1 print('子进程:%s'%args,os.getpid(),os.getppid()) if __name__ == '__main__': #windows系统必须要写，windows创建子进程加载的时候是Import形式 print('主进程',os.getpid(),os.getppid()) p = Process(target=func,args=(1,)) #可以给子进程传参 p.start() for i in range(10): time.sleep(0.3) print('*'*i)