電腦操作系統的主要功能

電腦操作系統具有以下主要功能：

處理器管理

• 進程控制：創建新進程來執行用戶程序或系統任務，在進程執行完畢或出現異常時進行撤銷，還能控制進程在運行、就緒、阻塞等狀態之間轉換。
• 進程同步：協調多個進程的運行，讓它們按照一定順序和規則訪問共享資源，避免數據不一致等問題。實現方式有進程互斥，如為臨界資源加鎖；還有進程同步，如使用信號量機制協調合作進程的執行次序。
• 進程通信：支持進程間的信息交換，在同一計算機系統中的進程常采用直接通信方式，源進程將消息掛到目標進程的消息隊列，目標進程從隊列中取消息。
• 調度：作業調度從后備隊列選作業，為其分配資源并建立進程；進程調度從就緒隊列選進程，分配處理機并設置運行現場，讓進程投入執行。

存儲器管理

• 內存分配：為每個程序和數據分配內存空間，有動態內存分配和靜態內存分配兩種方式。動態內存分配允許程序在運行中申請新空間和在內存中移動，靜態內存分配則在作業裝入時確定內存空間，運行期間不允許申請新空間和移動。
• 內存保護：確保每個程序只能在自己的內存空間運行，互不干擾，防止用戶程序訪問操作系統程序和數據，以及轉移到非共享的其他用戶程序執行，常通過設置界限寄存器實現。
• 地址映射：將程序使用的邏輯地址轉換為物理地址，使程序能正確訪問內存中的數據和指令。
• 內存擴充：借助虛擬存儲技術，如請求調入功能和置換功能，從邏輯上擴充內存容量，讓系統能運行大于物理內存的程序。

設備管理

• 設備分配：根據用戶程序的請求和設備狀態，按照一定策略將設備分配給請求進程，確保設備合理使用。
• 設備驅動：操作系統通過設備驅動程序與硬件設備交互，接收上層軟件的操作請求，轉換為對硬件的控制信號，實現設備的讀寫等操作。
• 緩沖區管理：設置緩沖區暫存設備與內存間交換的數據，平衡設備與 CPU 速度差異，提高數據傳輸效率，減少 CPU 等待時間。
• 設備故障處理：檢測設備故障，采取相應措施，如嘗試重新啟動設備、通知用戶、記錄故障信息等，保證系統穩定運行。

文件管理

• 文件系統建立與維護：創建和管理文件系統的組織結構，包括根目錄、子目錄等，維護文件的邏輯結構和物理存儲位置的映射關系。
• 文件操作支持：提供文件的創建、刪除、打開、關閉、讀寫、復制、移動等操作功能，方便用戶和應用程序管理和使用數據。
• 文件保護與安全：設置文件的訪問權限，如只讀、讀寫、執行等，控制不同用戶和程序對文件的訪問，確保文件數據安全和完整性。
• 文件存儲管理：管理磁盤等存儲設備上的存儲空間，分配和回收磁盤塊，記錄文件占用的磁盤空間信息，提高存儲設備利用率。

用戶接口

• 命令行界面：用戶通過輸入命令與系統交互，執行各種操作和任務，適合熟悉命令和需要精確控制的用戶，有較高操作效率。
• 圖形用戶界面：以圖形化的窗口、圖標、菜單、按鈕等元素呈現操作界面，用戶通過鼠標點擊、拖拽等方式操作，直觀易用，降低了操作難度，適合普通用戶。
• 系統調用接口：為程序員提供，使應用程序能調用操作系統的功能和服務，如進行文件操作、進程控制、內存分配等，是開發應用程序的重要接口。

網絡通信

• 網絡協議支持：實現多種網絡通信協議，如 TCP/IP、UDP 等，使計算機能與其他設備進行網絡通信，支持數據的發送和接收。
• 網絡連接管理：管理網絡連接的建立、斷開和維護，如撥號連接、以太網連接、無線網絡連接等，提供網絡配置和管理工具。
• 網絡服務提供：支持共享文件、打印機等資源，實現遠程登錄、文件傳輸、電子郵件等網絡服務，方便用戶在網絡環境下共享資源和通信。