操作系统 - 需求

操作系统是一种软件，它帮助应用程序软件、系统软件与计算机的硬件进行交互。操作系统管理系统的硬件和其他资源，并执行基本任务，如文件管理、内存管理、进程管理、输入/输出处理、外围设备管理（如磁盘驱动器、打印机、扬声器等）。

计算机中最流行的操作系统包括 Windows、Linux、Unix，而在移动设备中，则包括 Android 和 iOS。

操作系统需求

操作系统是任何计算机软件的重要组成部分。如果没有操作系统，我们甚至无法操作计算机。操作系统的首要目的是使应用程序（软件）能够与计算机的硬件交互，并管理系统的硬件和软件资源。以下是操作系统的一些主要特征，可以帮助我们理解操作系统需求。

用户与计算机之间的接口

操作系统提供用户与计算机之间的接口。例如，Windows 操作系统提供了一个 GUI（图形用户界面），用户可以通过点击图标、使用键盘输入文字、使用鼠标在计算机上执行许多操作来与计算机进行视觉交互。类似地，Unix 提供了一个命令行界面，用户可以在其中输入命令来执行特定的操作。

引导过程

当计算机打开时，主内存中没有应用程序。首先将操作系统加载到主内存中，然后协助用户登录到机器。计算机或移动设备的初始启动称为引导过程。如果没有操作系统，引导过程将无法发生。

管理输入/输出设备

计算机有多个外围设备，如鼠标、键盘、扬声器、扫描仪、打印机。操作系统管理连接到计算机的所有这些设备。它协助安装设备驱动程序。例如，Windows 操作系统提供了一个控制面板来管理所有硬件设备，并检查其运行状况。它还提供选项来解决任何设备出现故障的问题。

多任务支持

在多任务环境中，操作系统确保每个任务（或更准确地说是进程）在需要进行一些计算时获得其 CPU 时间片，而其他进程可以忙于 I/O 操作，例如写入主内存或辅助存储器、等待用户输入或写入打印机等等。这样，在操作系统的帮助下，用户可以在计算机上同时执行多个任务，例如在处理 Word 文档时收听音乐、浏览网页，并使系统中保持多个应用程序处于打开状态，以便可以随时打开任何应用程序并恢复其当前状态。

应用程序软件平台

操作系统为应用程序软件提供执行环境。应用程序软件不需要了解底层机器语言。它们是针对特定操作系统设计的。例如，Windows 上的 Word 文档软件无法在 Linux 机器上运行。操作系统提供许多服务，如 I/O 操作、文件系统操作、资源分配和保护。

内存管理

操作系统管理主内存和磁盘。操作系统可以通过虚拟内存管理来增加可用物理内存。在程序执行期间，它将进程在主内存和磁盘之间来回移动。通过内存管理，操作系统跟踪分配给某个进程的每个内存位置，以及空闲内存位置，并相应地分配内存。

系统文件管理

操作系统提供控制和接口来创建/删除磁盘上底层文件系统中的文件和目录。它提供权限管理，例如向文件或目录授予只读或读写权限，或显示/隐藏它们。操作系统还提供创建文件备份并在需要时恢复它们的选项。

安全管理

操作系统提供许多安全功能来保护系统及其资源。它确保所有对系统资源的访问都受到控制。外部 I/O 设备免受无效访问尝试的侵害，并且操作系统通过密码或其他用户身份验证方式为每个用户提供身份验证功能。

错误管理

错误可能随时随地发生。例如，错误可能发生在 CPU 操作、执行设备上的 I/O 操作或内存硬件中。操作系统通过持续检查可能的错误并采取适当措施来确保计算的正确性和一致性，从而处理此类问题。