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操作系统的实现功能-操作系统实现之路

时间:2023-10-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:操作系统最核心的功能是管理计算机资源。以现代观点而言,一个完善的操作系统应该至少提供以下的功能:进程管理。操作系统需要有效协调计算机系统内的一个或多个CPU,为用户程序提供效率最高的服务。为了提升CPU的利用效率,现代操作系统会引入线程、进程等概念,把用户程序划分成逻辑上独立的执行线索,然后按照一定的算法或规则,给这些执行线索分配CPU,完成计算任务。

操作系统的实现功能-操作系统实现之路

操作系统最核心的功能是管理计算机资源。计算机资源可进一步分为硬件资源和软件资源两大类。硬件资源指的是组成计算机系统的硬件设备,如中央处理器、主存储器、磁盘存储器、打印机、显示器、键盘输入设备和鼠标等。软件资源指的是存放于计算机内的各种数据和文件。操作系统位于底层硬件与用户应用程序之间,是两者沟通的桥梁,也是计算机系统的第一层软件(其下层就是计算机硬件)。用户可以通过操作系统的用户界面来操作计算机。

以现代观点而言,一个完善的操作系统应该至少提供以下的功能:

(1)进程管理(Process Management)。本质上是对计算机的CPU的管理。操作系统需要有效协调计算机系统内的一个或多个CPU,为用户程序提供效率最高的服务。为了提升CPU的利用效率,现代操作系统会引入线程、进程等概念,把用户程序划分成逻辑上独立的执行线索,然后按照一定的算法或规则,给这些执行线索分配CPU,完成计算任务。

(2)内存管理(Memory Management)。即计算机的随机访问存储器(RAM)的管理。操作系统需要通过某种算法,动态管理和监控内存的分配,并按照应用程序的需要来分配内存。管理的原则是:尽量保证能够满足应用程序的内存需求,同时也要确保内存的使用效率。

(3)文件系统(File System)。本质上是外部存储器,比如硬盘、光驱、磁带、各种存储卡等的管理。按照预先定义的规则,把这些存储设备分片(比如分为扇区、磁道等存储单位),然后对每个分片的使用情况进行跟踪,确保外部存储设备能够有效使用,同时确保存储在上面的数据是准确的、可恢复的。(www.xing528.com)

(4)用户界面(User Interface)。提供计算机系统与用户的接口,方便用户操作计算机。字符模式的命令行界面和图形模式的GUI(图形用户界面)是最常见的两种用户接口呈现形式。其本质是对显示设备和键盘、触摸屏、鼠标等输入设备的有效管理。

(5)设备管理(Device Drivers)。对计算机中除上述描述的物理设备外的物理设备的管理,比如对声卡的管理、打印机的管理等。

(6)网络协议(Network Protocol)。现代社会,网络无处不在。从家庭宽带网络、企业办公网络,到如火如荼的移动互联网,甚至到将来的泛在网(无处不在的网络),随时随地接入网络是计算机的最根本要求。这就要求计算机操作系统能够提供多种多样的网络接口方式(Ethernet/光纤等固定接入方式,WiFi/GPRS/3G/LTE等无线接入方式),同时能够提供符合国际标准的网络协议栈(比如IP协议)。这些支持都是操作系统的任务。

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