1. 资源管理
操作系统是计算机系统中的重要组成部分,主要负责计算机硬件资源的管理和分配。其首要任务是在多个程序或进程之间合理地分配 CPU 时间、内存空间、硬盘空间和其他设备资源,确保系统可以同时运行多个应用程序,并且各个程序之间不会相互干扰。具体的资源管理包括以下几方面:
- 进程管理:操作系统需要管理进程的启动、暂停、恢复、终止等操作,而且还需要为各个进程分配 CPU 时间片,防止某个进程长时间占用 CPU 导致其他进程饥饿。
- 存储管理:操作系统需要管理内存的分配和回收,确保不同进程之间不会互相干扰,同时最大限度地利用有限的内存空间。
- 设备管理:操作系统需要管理各种设备的访问,包括硬盘、键盘、鼠标、打印机等设备。它需要跟踪每个设备的状态,分配设备资源,同时协调不同设备之间的竞争。
2. 用户管理
操作系统还负责管理计算机系统中的用户账户和权限,确保各个用户可以安全地使用计算机。具体的用户管理包括以下几方面:
- 用户账户管理:操作系统需要为每个用户分配一个唯一的账户名和密码,同时还可以设置其他相关信息,如用户所属组、家目录等。
- 权限管理:操作系统可以根据用户的权限对不同的资源进行访问控制,确保敏感的文件和硬件设备只能被授权用户访问。例如,只有管理员才能进行系统设置操作。
- 安全管理:操作系统需要提供多种安全机制来防止用户随意修改系统配置,损坏数据文件,或者滥用计算机资源造成系统崩溃。
3. 系统调度
操作系统还要负责处理各种任务之间的优先级,使得高优先级的任务得到及时响应,而低优先级的任务不会占用太多资源影响系统稳定性。具体的系统调度包括以下几方面:
- 中断处理:操作系统需要及时响应各种硬件中断,如键盘输入、鼠标移动、磁盘传输等,确保它们被正确地处理和分发到相应的进程。
- 时间片管理:操作系统需要根据各个进程的优先级和需求来分配 CPU 时间片,使得系统资源能够合理使用,同时提升整个系统的响应速度和吞吐量。
- 任务切换:操作系统需要实现进程之间的快速切换,以便及时地响应用户请求和计算机硬件事件。在进行任务切换时,操作系统需要保存和恢复无数个进程的状态信息,从而保证各个进程都能在切换后继续执行。