操作系统如何管理计算机硬件?
操作系统充当用户和计算机硬件之间的接口。它是一种软件,执行基本任务,例如输入、输出、磁盘管理、控制外设等。
Windows、Linux 等是一些操作系统的示例。
操作系统的任务
以下是操作系统管理系统硬件的一些重要任务,如下所示:
内存管理
内存管理是指管理每个正在执行的进程驻留在主内存中的主要内存。操作系统跟踪内存,在进程之间分配内存,并在进程不再需要内存时释放内存。
设备管理
操作系统可以使用驱动程序与设备通信,以便有效地使用设备,操作系统跟踪设备,然后根据进程发出的请求将这些设备分配和释放给不同的进程。
处理器管理
与内存和设备一样,管理处理器也是操作系统的最重要任务之一。它将处理器分配给主内存中的不同进程,为此,操作系统还使用一些调度算法,例如先来先服务、优先级调度、最短作业优先等。
文件管理
操作系统还跟踪计算机的文件系统,通常文件系统被划分为目录,这些目录可以由操作系统处理。
I/O
I/O 管理是操作系统的重要任务之一。操作系统管理 I/O 设备,如鼠标、键盘、打印机、显示器、LED 等。
I/O 设备可以分为两种类型,如下所示:
同步 I/O - 在这里,CPU 等待 i/o 设备
异步 I/O - 在这里,CPU 执行与 IO 设备并行进行。
操作系统帮助处理器与 IO 设备进行通信。这些通信是特殊指令 I/O、内存映射 I/O、直接内存访问。
风扇和散热
在计算机系统中,散热系统是重要的硬件组件之一。CPU 风扇可防止 CPU 过热。过热有时会导致 CPU 发生永久性损坏。操作系统在与 CPU 和风扇通信方面发挥着作用,这有助于确保系统保持凉爽。此过程也由主板的内部控制(称为 BIOS)完成,并且可以被在操作系统中运行的应用程序覆盖。
网络
网络在分布式系统环境中发挥着重要作用,在分布式系统环境中,一组处理器可以共享内存、硬件设备或时钟。处理器仅借助网络相互通信。