操作系统 功能

什么是操作系统

操作系统是用户与硬件之间的连接媒介。它帮助用户以高效的方式访问硬件。它提供了一个环境，使得用户可以高效地使用所有硬件。它还确保所有的计算机资源能够在高效和顺畅的方式下使用，没有任何问题。例如，当高级人员向初级人员传达指令时，同样地，用户向操作系统发出指令。

操作系统提供了各种功能，如下所述：

控制系统性能

操作系统最重要的功能之一是控制系统的健康状况。为此，它监视和观察从请求服务到请求服务被提供的延迟时间。尽可能缩短这个延迟时间，以提高系统的整体性能。

内存管理

在计算机系统中，我们有主存，也称为主内存，由一个字节序列组成。主存中的每个字节都有一个唯一的地址，帮助它检查是否被占用。为了在计算机系统中执行每个程序，它必须位于主存中。操作系统可以轻松检查主存中哪些字节是空闲的，哪些不是。因此，它为程序执行分配主存，并在程序完成或终止时收回内存。操作系统还记录哪个程序分配了哪个内存字节。

设备管理

操作系统管理计算机系统与连接到系统的I/O端口的外围设备之间的通信。外围设备使用各自的驱动程序与系统进行通信。操作系统确定哪个连接和设备由哪个程序或进程访问。它还确保在程序执行或终止时，停止设备与计算机系统之间的通信。

其他软件和用户之间的协调

操作系统协调系统中的其他软件，以便用户可以有效地访问它们，如汇编器、编译器等。

进程管理

进程是正在执行的程序。操作系统管理所有进程，以使每个进程都能在特定时间内获得CPU来执行自身，并且每个进程的等待时间较少。这种管理也被称为进程调度。

对于进程调度，操作系统使用各种算法：

• 先来先服务 (FCFS) 算法： 在这个算法中，CPU按顺序为每个进程提供服务，直到完成为止。它是一种非抢占式算法，意味着不能在完成之前终止它。
• 最短作业优先 (SJF) 算法： 具有最短执行时间（执行时间）的进程将首先被CPU提供服务。
• 最长作业优先 (LJF) 算法： 该算法基于这样一种现象，即具有最长执行时间的进程将首先被处理器服务。
• 轮转法算法： 在这个算法中，每个进程被分配一个特定的时间片。如果进程在时间片内没有执行完毕，它将被送到等待队列等待其下一轮。
• 优先级调度算法： 进程根据不同的准则被赋予优先级，并按照最高优先级进行调度。准则可以是执行时间或到达时间等。

资源分配

操作系统管理计算机系统的所有资源。它通过管理哪个进程使用哪个资源以及使用时间来确保所有资源的使用。

信息和资源保护

所有可用于计算机的数据和信息都受到操作系统的保护。如果任何外部资源试图攻击计算机资源并窃取数据，操作系统将帮助防止攻击。

处理I/O操作

鼠标、键盘、打印机等是外部I/O设备，每个设备都有不同的性质。操作系统适当地管理这些设备的输入和输出操作。

作业优先级

作业优先级的工作是创建和提升。它确定计算机系统中应该首先执行哪个操作。

特殊控制程序

操作系统通过特定的控制程序自动对任务进行更改。这些程序称为特殊控制程序。

资源和作业调度

操作系统为计算机系统的设备准备了待执行的任务列表。操作系统决定为哪个任务使用哪个设备。当多个任务同时在计算机系统中执行时，此操作变得复杂。操作系统的调度程序根据用户指定的执行任务的优先级确定任务的完成顺序。它基于设备的优先级使任务可用。

安全性

计算机安全是任何操作系统都非常重要的一个方面。操作系统的可靠性取决于它提供多少更好的安全性。现代操作系统使用防火墙进行安全保护。防火墙是一种安全系统，监视计算机中发生的每个活动，并在发现威胁时阻止该活动。

监控活动

操作系统在各种进程中负责计算机系统的活动。如果有错误，它会中止程序。当输入/输出设备发生意外错误时，操作系统会向用户发送即时消息。当操作系统在多用户操作的系统中使用时，它还为系统提供安全性，以防止非法用户从系统获取数据。

作业记账：

它跟踪各个作业和用户使用的时间和资源。