操作系统的功能描述

172 阅读5分钟

开启掘金成长之旅!这是我参与「掘金日新计划 · 12 月更文挑战」的第32天,点击查看活动详情

我们在学习操作系统的功能前,要先明确操作系统的主要任务。 操作系统的主要任务:为多道程序的运行提供良好的环境,以保证多道程序有条不紊地、高效地运行,并能最大限度地提高系统中各种资源的利用率和方便用户的使用。

操作系统的功能

(一)处理机管理

处理机管理的主要任务是:创建和撤销进程,对进程的运行进行协调,实现进程间的信息交换,以及按照一定的算法把处理机分配给进程。进程控制:创建、撤销、挂起、改变进程运行优先级等--主动改变进程的状态进程步:协调并发进程之间的推进步骤,以协调资源共享;协调有2种方式①进程互斥②进程同步进程通信:进程之间传送数据,以协调进程间的协作;--交换信息能力强,也可以用来协调进程之间的推进作业和进程调度:作业和进程的运行切换,以充分利用处理机资源和提高系统性能;

(二)存储器管理

存储器管理的主要任务是:为多道程序的运行提供良好的环境,方便用户使用存储器,提高存储器的利用率以及能从逻辑上扩充内存。内存分配:为各个程序分配以及回收内存。内存保护:保证进程间互不干扰、相互保密;如访问合法性检查、甚至要防止从"垃圾"中窃取其他进程的信息;地址映射(变换):进程逻辑地址到内存物理地址的映射;内存扩充(覆盖、交换和虚拟存储):提高内存利用率、扩大进程的内存空间;

(三)设备管理

设备管理的主要任务是: 完成用户提出的I/O请求,为用户进程分配所需的设 备,提高Cpu和I/O设备的利用率,提高I/O速度,方 便用户使用I/O设备。 缓冲管理:匹配CPU和外设的速度,提高两者的利用率(单缓冲区、双缓冲区和公用缓冲区) 设备分配:在多用户间共享I/O设备资源。 设备处理:利用设备驱动程序完成对设备的操作。 设备无关性:设备无关性也称设备独立性,是指应用程序独立于具体的物理设备。用户的程序不局限于某个具体的物理设备,这提高了用户程序的适应性,而且易于实现输入、输出的重定向。

(四)文件管理

文件共享和保护:文件共享是指多个用户可以使用同一个文件。为了防止用户对文件的非授权或越权访问,文件系统应该提供可靠的保护措施,如采用口令、加密、存取权限等手段。 实现文件名到物理地址的映射:这种映射对用户是透明的,用户不必了解文件存放的物理位置和查找方法,只需指出文件名就可以找到相应的文件。这一映射是通过在文件说明部分中文件的物理地址来实现的。 提供方便的接口:为用户提供统一、方便的接口,主要是有关文件操作的系统调用,供用户编程时使用。

(五)接口服务

目标:提供一个友好的用户访问操作系统的接口。 操作系统向上提供两种接口: 命令接口:为了便于用户直接或间接地控制自己的作业,操作系统向用户提供了命令接口。用户可通过该接口向作业发出命令以控制作业的运行。该接口又进一步分为联机用户接口、脱机用户接口和图形用户接口。 程序接口:供用户程序和系统程序调用操作系统功能。系统调用和高级语言库函数;

操作系统必须使用三种基本的资源管理技术才能达到目标,它们分别是资源复用或资源共享技术、虚拟技术和资源抽象技术。资源抽象技术用于处理系统的复杂性,解决资源的易用性。资源抽象软件对内封装实现细节,对外提供应用接口,使得用户不必了解更多的硬件知识,只通过软件接口即可使用和操作物理资源。操作系统中最基础和最重要的三种抽象是文件抽象、虚拟存储器抽象和进程抽象。

3种抽象之间存在一种包含关系,如图所示。文件是对设备的抽象;虚拟存储器是对主存和设备的抽象;进程则是对处理机、主存和设备的抽象。进程是相对独立的自治单元,进程之间仅能通过内核所提供的有限数目的原语或系统调用进行交互,操作系统在3种抽象的基础上能够很方便地控制程序的执行,调度并分配处理机资源。与进程抽象有关的所有工作称为进程管理。

image.png

以上内容就是关于操作系统功能的描述,先学习了操作系统的主要任务,又详细分析学习了每个功能的具体作用与目标。