操作系统 - 服务

操作系统为用户和程序提供服务。

• 它为程序提供执行环境。
• 它为用户提供以方便的方式执行程序的服务。

以下是操作系统提供的一些常见服务：

• 程序执行
• I/O 操作
• 文件系统操作
• 通信
• 错误检测
• 资源分配
• 保护

程序执行

操作系统处理从用户程序到系统程序（如打印机后台打印程序、名称服务器、文件服务器等）的各种活动。每项活动都封装为一个进程。

一个进程包含完整的执行上下文（要执行的代码、要操作的数据、寄存器、正在使用的操作系统资源）。以下是操作系统在程序管理方面的主要活动：

• 将程序加载到内存中。
• 执行程序。
• 处理程序的执行。
• 提供进程同步机制。
• 提供进程通信机制。
• 提供死锁处理机制。

I/O 操作

I/O 子系统包括 I/O 设备及其相应的驱动程序软件。驱动程序隐藏了特定硬件设备的特性，对用户来说是透明的。

操作系统管理用户和设备驱动程序之间的通信。

• I/O 操作是指对任何文件或任何特定 I/O 设备进行读或写操作。
• 操作系统在需要时提供对所需 I/O 设备的访问。

文件系统操作

文件代表相关信息的集合。计算机可以将文件存储在磁盘（辅助存储器）上，用于长期存储。存储介质的示例包括磁带、磁盘和光盘驱动器（如 CD、DVD）。每种介质都有其自身的属性，如速度、容量、数据传输速率和数据访问方法。

文件系统通常组织成目录，以便于导航和使用。这些目录可能包含文件和其他目录。以下是操作系统在文件管理方面的主要活动：

• 程序需要读取或写入文件。
• 操作系统允许程序对文件进行操作。
• 权限包括只读、读写、拒绝等。
• 操作系统为用户提供创建/删除文件的接口。
• 操作系统为用户提供创建/删除目录的接口。
• 操作系统提供创建文件系统备份的接口。

通信

在分布式系统（即不共享内存、外围设备或时钟的处理器集合）中，操作系统管理所有进程之间的通信。多个进程通过网络中的通信线路相互通信。

OS 处理路由和连接策略，以及争用和安全问题。以下是操作系统在通信方面的主要活动：

• 两个进程通常需要在它们之间传输数据
• 这两个进程可以位于同一台计算机上或不同的计算机上，但通过计算机网络连接。
• 通信可以通过两种方法实现，要么通过共享内存，要么通过消息传递。

错误处理

错误可能随时随地发生。错误可能发生在 CPU、I/O 设备或内存硬件中。以下是操作系统在错误处理方面的主要活动：

• OS 不断检查可能的错误。
• OS 采取适当的措施以确保计算的正确性和一致性。

资源管理

在多用户或多任务环境中，需要将主内存、CPU 周期和文件存储等资源分配给每个用户或作业。以下是操作系统在资源管理方面的主要活动：

• OS 使用调度程序管理所有类型的资源。
• CPU 调度算法用于更好地利用 CPU。

保护

考虑到一个具有多个用户和多个进程并发执行的计算机系统，各个进程必须彼此隔离。

保护是指控制程序、进程或用户访问计算机系统定义的资源的机制或方法。以下是操作系统在保护方面的主要活动：

• OS 确保所有对系统资源的访问都受到控制。
• OS 确保外部 I/O 设备免受无效的访问尝试。
• OS 通过密码为每个用户提供身份验证功能。