首先我们需要解决的问题是操作系统是什么，其本质上就是一段计算机程序，用于管理计算机的硬件和软件资源，操作系统需要处理很多事务，如管理与配置内存、决定系统资源的优先次序、控制I/O设备等。一个计算机系统可以分成三层，如下图所示：

计算机系统的组织结构图

我们将计算机操作系统的特征分为四个方面，下面将通过几段程序，依次进行说明。

一、CPU的虚拟化

编写如下的c程序

程序运行指令 common.c common.h cpu.c

cpu.c的功能是打印你输入的字符串，然后在一个无限循环的函数里spin一秒钟，这里提一下在运行了上述的函数之后，需要使用指令

                                    killall cpu

来终止整个程序的运行，cpu是指生成的可执行文件的名字。我们观察结果会发现虽然我们同时运行了多个程序，但是所有程序都会输出结果，结果是cabcabcab....这样子的无限字符串序列。即使我们只有一个物理cpu，这种现象依然存在，即说明操作系统通过某种机制令每个应用程序都感觉自已拥有整个cpu，会直接执行。

二、内存的虚拟化

编写如下的程序，

mem.c

输出结果中的pid表示进程的id，在操作系统中每个进程都有系统分配的独一无二的id来做相互之间的区分，从上图的结果我们可以发现二者是并行实现的，而且二者被分配了同样的地址！是不是很神奇！这说明cpu通过某种机制让应用有完整的虚拟地址空间。

三、并发性

程序如下，

运行结果 threads.c

在threads.c中我们创造了两个子线程，每一个线程都对一个共享的全局变量做设定次数的 ++ 操作，但是我们发现这个结果是不确定的，这说明这两个线程的执行并不是严格并发的，操作系统需要去控制线程的并发。

四、持久性

程序如下：

执行操作 io.c

io.c创建了一个文本文档，并且在里面存储了字符串，无论我们用什么物理存储装置，我们都可以访问到这个路径以及里面的文件，这说明操作系统提供了文件系统来做一个持久性的存储。