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网站开发建站教程详解,上海进博会2022,工程造价信息网电子版,营销网站建设制作操作系统的概念、功能和目标操作系统#xff08;Operating System#xff0c;简称 OS#xff09; 是管理计算机硬件与软件资源的系统软件#xff0c;是计算机硬件和用户#xff08;或应用程序#xff09;之间的接口。它如同计算机的 “大管家”#xff0c;负责协调所有硬…操作系统的概念、功能和目标操作系统Operating System简称 OS是管理计算机硬件与软件资源的系统软件是计算机硬件和用户或应用程序之间的接口。它如同计算机的 “大管家”负责协调所有硬件设备的工作为应用程序提供运行环境同时简化用户对计算机的操作。一、 核心概念操作系统是裸机之上的第一层软件也是其他所有软件运行的基础硬件抽象层屏蔽不同硬件的底层差异比如不同品牌的 CPU、硬盘让应用程序无需关心硬件细节只需调用操作系统提供的接口即可运行。资源分配器计算机的 CPU、内存、硬盘、外设等都是 “资源”操作系统负责合理分配这些资源避免多个程序争抢资源导致冲突。用户接口提供用户与计算机交互的方式比如命令行接口CLI如 Windows 的 CMD、Linux 的终端和图形用户接口GUI如 Windows 的桌面、macOS 的界面。常见的操作系统有Windows、macOS、Linux、Android、iOS 等。二、 核心功能操作系统的功能围绕 “管理资源” 和 “提供接口” 展开主要分为五大模块1.处理机管理CPU 管理CPU 是计算机的核心操作系统的核心任务之一就是调度 CPU 资源让多个程序 “看似同时” 运行。进程 / 线程管理将程序的运行过程抽象为进程或更轻量的线程负责进程的创建、销毁、挂起、恢复。进程调度通过调度算法如时间片轮转、优先级调度分配 CPU 的执行时间保证多个进程高效、公平地使用 CPU。解决冲突避免多个进程同时占用 CPU防止程序卡死或崩溃。2.存储器管理内存管理管理计算机的内存资源核心目标是高效利用有限的内存空间。内存分配与回收为运行的程序分配内存空间程序结束后回收内存避免内存浪费。地址映射将程序中的 “虚拟地址” 转换为内存中的 “物理地址”让程序无需关心实际内存的物理位置。内存保护隔离不同程序的内存空间防止一个程序出错破坏其他程序或操作系统的内存数据。虚拟内存当物理内存不足时将硬盘的一部分空间模拟成内存使用即 “虚拟内存”扩大程序可用的内存范围。3.设备管理管理所有外部设备如硬盘、键盘、鼠标、打印机、网卡等解决硬件与 CPU 之间的速度差异问题。设备驱动管理提供设备驱动程序作为操作系统与硬件的桥梁不同硬件需要不同的驱动。设备分配根据程序需求分配外设比如多个程序同时请求打印时排队处理。缓冲技术设置缓冲区内存中的一块临时区域缓解 CPU 和外设的速度差。例如CPU 将数据写入缓冲区后即可继续工作外设从缓冲区慢慢读取数据。4.文件管理管理计算机中的文件和目录文件夹负责数据的存储与检索。文件组织结构定义文件的存储格式、目录结构如树形目录Windows 的 “此电脑”、Linux 的根目录/。文件操作接口提供创建、删除、打开、读写、重命名文件的接口用户或程序通过这些接口操作文件无需直接访问硬盘。文件保护通过权限设置如只读、读写、执行限制不同用户对文件的访问权限防止数据泄露或篡改。5.用户接口与作业管理用户接口提供两种交互方式图形接口GUI通过图标、菜单、窗口操作直观易懂适合普通用户。命令行接口CLI通过输入指令操作计算机效率高适合专业用户如程序员、运维人员。作业管理“作业” 指用户要求计算机完成的任务如运行一个程序、打印一份文档操作系统负责作业的提交、调度和执行结果反馈。三、 核心目标操作系统的设计和实现围绕三个核心目标三者相互关联、相互平衡方便性让用户和应用程序更方便地使用计算机。对用户提供直观的操作界面无需了解硬件底层原理就能操作。对程序提供统一的接口应用程序无需适配不同硬件直接调用 OS 接口即可运行。高效性最大化计算机系统资源的利用率。通过合理的调度算法让 CPU、内存、外设等资源始终处于忙碌状态减少空闲时间。例如CPU 在等待硬盘读写数据时切换到其他程序执行避免资源浪费。可扩充性与开放性可扩充性支持硬件升级和功能扩展。比如新增显卡、硬盘时操作系统能通过驱动程序兼容新硬件新增功能模块如虚拟化、容器化时无需重构整个系统。开放性遵循统一的标准和规范支持不同厂商的硬件和软件兼容比如 Windows 支持各种品牌的打印机Linux 支持多种编程语言的开发。总结操作系统是计算机的 “管家”核心是管理资源、提供接口目标是让计算机用起来更方便、资源利用更高效、系统扩展更灵活。它是连接硬件与软件、用户与计算机的关键桥梁没有操作系统计算机硬件只是一堆无法使用的 “裸机”。