操作系统（Operating System，简称OS）是管理计算机硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。它使得计算机能够高效、安全地运行应用程序和服务。操作系统的核心功能包括进程管理、内存管理、文件系统、设备管理等，其核心原理涉及虚拟化技术、多任务处理、中断处理等。
定义：
操作系统是一种系统软件，负责管理和控制计算机硬件和软件资源，为应用程序提供运行环境。它提供了用户与计算机硬件之间的接口，实现了对硬件资源的分配和管理，同时协调各个应用程序之间的工作。操作系统是计算机系统中最重要的组成部分之一，它的设计和实现直接影响到计算机的性能和稳定性。
功能：
1. 进程管理：操作系统负责创建、撤销和切换进程，确保多个应用程序可以同时运行而互不干扰。
2. 内存管理：操作系统负责分配和回收内存空间，确保程序在需要时能够获得足够的内存资源。
3. 文件系统：操作系统负责存储和管理文件，包括文件的创建、删除、修改等操作。
4. 设备管理：操作系统负责管理各种外部设备，如打印机、鼠标、键盘等，确保它们能够正常工作并与其他设备进行通信。
5. 网络通信：操作系统负责管理网络连接和数据传输，支持各种网络协议和协议栈。
6. 安全性：操作系统负责保护计算机免受病毒、恶意软件和其他安全威胁的侵害，确保数据的安全和隐私。
7. 用户界面：操作系统为用户提供友好的图形界面，方便用户与计算机进行交互操作。
核心原理：
1. 虚拟化技术：虚拟化技术允许操作系统在同一台物理计算机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都可以像独立的计算机一样运行不同的应用程序。这有助于提高资源利用率和降低硬件成本。
2. 多任务处理：操作系统通过多任务调度器来管理多个应用程序的执行，确保它们能够同时运行而互不干扰。多任务处理可以提高计算机的工作效率，满足用户对多任务的需求。
3. 中断处理：当计算机接收到一个外部事件或信号时，操作系统会立即中断当前的任务，转而处理该事件或信号。中断处理可以提高计算机的响应速度和实时性。
4. 内存管理：操作系统通过内存管理单元（MMU）来管理物理内存和虚拟内存之间的映射关系。当一个进程请求访问内存时，操作系统会将其请求转换为相应的物理地址，然后由内存管理单元负责分配和回收内存空间。
5. 进程调度：操作系统根据进程的特性和优先级来决定哪个进程应该获得CPU资源。进程调度算法有很多种，如先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（Round-Robin）等。
6. 同步与互斥：操作系统通过信号量、互斥锁等机制来保证多个进程之间的同步和互斥。这有助于防止数据竞争和死锁等问题的发生。
7. 异常处理：操作系统在运行时可能会遇到各种异常情况，如除零错误、内存溢出等。操作系统需要通过异常处理机制来捕获这些异常并采取相应的措施来恢复系统的正常运行。
