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冯·诺依曼（Von Neumann）计算模型：处理器从内存中获取（fetch）一条指令，对其进行解码（decode），然后执行（execute）它。完成这条指令后，处理器继续执行下一条指令，依此类推，直到程序最终完成
在现代的操作系统设计中（考虑多程序同时运行），程序并不直接访问硬件（需要保护硬件资源），这时就需要一个软件来协调二者：通过受保护的方式分配资源给各个程序，允许程序共享内存，让程序能够与设备交互。
这一软件就是操作系统（Operating System，OS），因此操作系统也可以看作硬件与应用程序间的抽象层。
如何将资源虚拟化?
操作系统主要利用一种通用的技术——虚拟化（virtualization），将物理资源（如处理器、内存或磁盘）转换为更通用、更
强大且更易于使用的虚拟形式。因此，有时将操作系统称为虚拟机（virtual machine）。
为了让用户可以告诉操作系统做什么，从而利用虚拟机的功能（如运行程序、分配内存或访问文件），操作系统提供了一些接口（API），供调用。由于操作系统提供这些调用来运行程序、访问内存和设备，甚进行其他相关操作，我们有时也会说操作系统为应用程序提供了一个标准库（standard library）。
因为虚拟化让许多程序运行（从而共享CPU），让许多程序可以同时访问自己的指令和数据（从而共享内存），让许多程序访问设备（从而共享磁盘等），所以操作系统有时被称为资源操理器（resource manager）。每个CPU、内存和磁盘都是系统的资源（resource），操作系统扮演的主要角色就是管理这些资源。
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程序本身是没有生命周期的，只是存在磁盘上面的一些指令（也可能是一些静态数据）。是操作系统让这些字节运行起来，让程序发挥作用。
人们常常希望同时运行多个程序，虽然只有少量的物理CPU可用，但是操作系统如何提供几乎有无数个的CPU可用的假象？
操作系统通过虚拟化CPU 来提供这种假象。通过让一个进程只运行一个时间片，然后切换到其他进程，操作系统提供了存在多个虚拟CPU 的假象。这就是时分共享CPU 技术，允许用户如愿运行多个并发进程。潜在的开销就是性能损失，因为如果CPU 必须共享，每个进程的运行就会慢一点。
- 时分共享（time sharing）是操作系统共享资源所使用的最基本的技术之一。通过允许资源由一个实体使用一小段时间，然后由另一个实体使用一小段时间，如此下去，所谓的资源（例如，CPU 或网络链接）可以被许多人共享。
- 时分共享的自然对应技术是空分共享，资源在空间上被划分给希望使用它的人。例如，磁盘空间自然是一个空分共享资源，因为一旦将块分配给文件，在用户删除文件之前，不可能将它分配给其他文件。
抽象：进程
操作系统为正在运行的程序提供的抽象，就是所谓的进程（process）。在任何时刻，我们都可以清点它在执行过程中访问或影响的系统的不同部分，从而概括一个进程。
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构建虚拟化时存在一些挑战：
- 性能：如何在不增加系统开销的情况下实现虚拟化？
- 控制权：如何有效地运行进程，同时保留对 CPU 的控制？
操作系统必须以高性能的方式虚拟化CPU，同时保持对系统的控制。为此，需要硬件和操作系统支持。操作系统通常会明智地利用硬件支持，以便高效地实现其工作。
策略：直接执行
只需直接在CPU上运行程序即可。
OS 希望启动程序运行时，它会在进程列表中为其创建一个进程条目，为其分配一些内存，将程序代码（从磁盘）加载到内存中，找到入口点（
main()函数或类似的），跳转到那里，并开始运行用户的代码。