操作系统的组成部分

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操作系统有各种组件来执行明确定义的任务。虽然大多数操作系统在结构上有所不同，但在逻辑上它们具有相似的组件。每个组件都必须是系统中定义明确的部分，适当地描述其功能、输入和输出。

操作系统有以下8个组件：

1. 进程管理
2. I/O 设备管理
3. 文件管理
4. 网络管理
5. 主内存管理
6. 辅助存储管理
7. 安全管理
8. 命令解释器系统

以下部分将更详细地解释所有上述组件。

进程管理

进程是加载到主内存中的程序或程序的一部分。进程需要某些资源，包括 CPU 时间、内存、文件和 I/O 设备才能完成其任务。进程管理组件管理在操作系统上同时运行的多个进程。

处于运行状态的程序称为进程。

操作系统负责与进程管理相关的以下活动：

• 创建、加载、执行、挂起、恢复和终止进程。
• 在主内存中多个进程之间切换系统。
• 提供通信机制，以便进程可以相互通信。
• 提供同步机制来控制对共享数据的并发访问，以保持共享数据的一致性。
• 正确分配/释放资源，以防止或避免死锁情况。

I/O 设备管理

操作系统的目的之一是向用户隐藏特定硬件设备的特性。I/O 设备管理提供硬件设备的抽象级别，并将细节隐藏在应用程序之外，以确保设备的正确使用，防止错误，并为用户提供方便高效的编程环境。

以下是 I/O 设备管理组件的任务：

• 隐藏硬件设备的细节。
• 使用缓存、缓冲区和卷缓冲管理设备的主内存。
• 维护和提供每个设备的自定义驱动程序。

文件管理

文件管理是操作系统最显着的服务之一。计算机可以以几种不同的物理形式存储信息；磁带、磁盘和磁鼓是最常见的形式。

文件定义为一组相关信息，由文件的创建者定义。文件主要表示数据、源代码和目标代码以及程序。数据文件可以是任何类型，例如字母、数字和字母数字。

文件是一系列位、字节、行或记录，其含义由其创建者和用户定义。

操作系统通过管理大容量存储设备（例如磁带和磁盘）来实现文件的抽象概念。文件通常组织成目录以方便使用。这些目录可能包含文件和其他目录，依此类推。

操作系统负责与文件管理相关的以下活动：

• 文件创建和删除
• 目录创建和删除
• 支持用于操作文件和目录的基元。
• 将文件映射到辅助存储器。
• 在稳定（非易失性）存储介质上备份文件。

网络管理

网络管理的定义通常很宽泛，因为它涉及多个不同的组件。网络管理是管理和管理计算机网络的过程。计算机网络是各种类型的计算机相互连接的集合。

网络管理包括故障分析、保持服务质量、网络供应和性能管理。

网络管理是使您的网络保持健康，以便不同计算机之间能够有效通信的过程。

以下是网络管理的功能：

• 网络管理
• 网络维护
• 网络运营
• 网络供应
• 网络安全

主内存管理

内存是大量字或字节的数组，每个都有其自己的地址。它是 CPU 和 I/O 设备共享的易于访问数据的存储库。

主内存是一种易失性存储设备，这意味着在系统故障或系统电源关闭时，它会丢失其内容。

内存管理背后的主要动机是最大限度地利用计算机系统的内存。

操作系统负责与内存管理相关的以下活动：

• 跟踪当前哪些内存部分正在使用以及由谁使用。
• 决定在内存空间可用时加载哪些进程。
• 根据需要分配和释放内存空间。

辅助存储管理

计算机系统的主要目的是执行程序。这些程序及其访问的数据在执行期间必须位于主内存中。由于主内存太小，无法永久容纳所有数据和程序，因此计算机系统必须提供辅助存储来备份主内存。

大多数现代计算机系统使用磁盘作为主要的在线存储介质，用于程序和数据。大多数程序（如编译器、汇编程序、排序例程、编辑器、格式化程序等）都存储在磁盘上，直到加载到内存中，然后使用磁盘作为其处理的源和目标。

操作系统负责与磁盘管理相关的以下活动：

• 空闲空间管理
• 存储分配
磁盘调度

安全管理

操作系统主要负责计算机系统中发生的所有任务和活动。操作系统中的各种进程必须受到彼此活动的保护。为此，可以使用各种机制来确保只有那些已从操作系统获得适当授权的进程才能操作文件、内存段、CPU和其他资源。

安全管理是指一种机制，用于控制程序、进程或用户对计算机定义的资源的访问，以实施控制，并提供一些执行手段。

例如，内存寻址硬件确保进程只能在其自己的地址空间内执行。计时器确保没有进程可以在不释放 CPU 的情况下获得 CPU 的控制权。最后，不允许任何进程进行自己的 I/O 操作，以保护各种外围设备的完整性。

命令解释器系统

操作系统最重要的组件之一是其命令解释器。命令解释器是用户与系统其余部分之间主要接口。

命令解释器系统通过调用一个或多个底层系统程序或系统调用来执行用户命令。

命令解释器系统允许人类用户与操作系统交互，并为用户提供方便的编程环境。

许多命令通过控制语句提供给操作系统。自动执行读取和解释控制语句的程序。该程序称为 shell，一些例子是 Windows DOS 命令窗口、Unix/Linux 的 Bash 或 Unix/Linux 的 C-Shell。

其他重要活动

操作系统是一个复杂的软件系统。除了上述组件和职责外，操作系统还执行许多其他活动。其中一些列在下面：

• 安全 - 通过密码和其他类似技术，它可以防止对程序和数据的未授权访问。

• 控制系统性能 - 记录服务请求和系统响应之间的延迟。

• 作业会计 - 跟踪各种作业和用户使用的 时间和资源。

• 错误检测辅助工具 - 生成转储、跟踪、错误消息和其他调试和错误检测辅助工具。

• 协调其他软件和用户 - 协调和分配编译器、解释器、汇编器和其他软件给计算机系统的各种用户。