操作系统概述
操作系统（Operating System，OS）是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，是应用程序与硬件之间的大管家。面试里的进程线程、内存、文件系统等所有专题，都以理解操作系统的基本角色为前提。
操作系统是什么
没有操作系统时，程序要直接操作 CPU、内存、磁盘，既繁琐又危险。操作系统向上给应用程序提供统一易用的接口（系统调用），向下管理 CPU、内存、磁盘、网卡等硬件。它的职责可概括为四大管理：
| 管理对象 | 要解决的问题 | 典型机制 |
|---|---|---|
| 进程管理 | 多个程序如何轮流使用 CPU | 进程/线程、调度器 |
| 内存管理 | 内存如何隔离、如何扩展 | 虚拟内存、分页 |
| 文件管理 | 数据如何持久化与组织 | 文件系统、目录树 |
| 设备管理 | 外设如何统一访问 | 设备驱动、中断 |
用户态与内核态
为保安全，CPU 划分了特权级别。内核态运行操作系统内核代码，可执行特权指令、访问全部内存；用户态运行普通应用程序，访问受限，必须通过系统调用（如 read、write、fork）请求内核服务。
用户程序（用户态）
│ 系统调用：open / read / write / socket
▼
内核（内核态）：进程调度、内存管理、设备驱动、网络协议栈
▼
硬件：CPU / 内存 / 磁盘 / 网卡
从用户态切换到内核态需要一次陷入（trap），有一定开销。所以"减少系统调用、减少上下文切换"是高性能服务调优的常见方向。
内核与 shell、发行版的关系
- 内核：操作系统的核心，负责资源管理；Linux 就是"内核"，遵循 GPL 开源协议。
- shell：命令行解释器，是用户与操作系统交互的门面，如 bash、zsh。
- 发行版：内核 + 常用软件打包而成，如 Ubuntu、CentOS、Debian——它们内核相同，外围工具不同。
一句话：内核是发动机，发行版是整车，shell 是方向盘。
主流操作系统一览
| 系统 | 内核来源 | 典型用途 |
|---|---|---|
| Linux | 开源 Linux | 服务器、Android 底层、云原生事实标准 |
| Windows | Windows NT | 桌面办公、政企环境 |
| macOS | Unix 系（XNU） | 桌面开发 |
| Android / iOS | Linux / Unix 系 | 移动设备 |
面试常问的几个基础概念
- 并发与并行：并发是单核上多个进程"看似同时"交替运行；并行是多核真正同时执行。
- 中断：硬件主动通知 CPU"有事发生"的机制，是操作系统响应外设、实现抢占的基础。
- 系统调用与库函数：系统调用进入内核（如 read），库函数可能只是封装（如 printf 内部调用 write）。
- 开机启动过程（简述）：BIOS/UEFI → 引导加载程序 → 加载内核 → 启动第一个进程（Linux 为 init/systemd）。
小结：操作系统 = 资源管理器 + 服务提供者。抓住"四大管理 + 用户态/内核态 + 系统调用"这条主线，后面学习进程调度、内存管理、文件系统、死锁等专题就都有了可挂靠的框架。