操作电脑系统有什么好处-操作电脑系统有什么好处和坏处
1.操作系统的功能有哪些
2.操作系统有什么用?
3.操作系统概述
4.什么是操作系统?它的主要功能是什么?
5.电脑给人类带来的最大的好处是什么?
6.操作系统是什么?
操作系统的功能有哪些
操作系统主要包括以下几个方面的功能:
1、处理器管理。处理中断事件是处理器管理最基本的功能,配置了操作系统后,就可以对各种事件进行处理。处理器管理还有一个功能就是处理器调度,针对不同情况采取不同的调度策略。
2、存储器管理。存储器管理主要是指针对内存储器的管理,分为存储分配、存储共享、存储保护、存储扩张四种功能。主要任务是分配内存空间,保证各作业占用的存储空间不发生冲突,并使各作业在自己所属存储区中互不干扰。
3、设备管理。设备管理是指负责管理各类外围设备,包括分配、启动和故障处理等。主要任务是当用户使用外部设备时提出要求,待操作系统进行统一分配后方可使用。
4、文件管理。文件管理是指操作系统对信息资源的管理。在操作系统中,将负责存取的管理信息的部分称为文件系统。文件管理支持文件存储空间的管理、目录管理、文件操作管理、文件保护。
5、作业管理。作业管理是负责处理用户提交的任何要求。作业管理包括作业的输入和输出,作业的调度与控制,这是根据用户的需要来控制作业运行的。
操作系统有什么用?
操作系统的作用是资源管理,程序控制和人机交互等。
1、资源管理。
系统的设备资源和信息资源都是操作系统根据用户需求按一定的策略来进行分配和调度的。操作系统的存储管理就负责把内存单元分配给需要内存的程序以便让它执行,在程序执行结束后将它占用的内存单元收回以便再使用。
2、程序控制。
一个用户程序的执行自始至终是在操作系统控制下进行的。一个用户将他要解决的问题用某一种程序设计语言编写了一个程序后就将该程序连同对它执行的要求输入到计算机内,操作系统就根据要求控制这个用户程序的执行直到结束。
3、人机交互。
操作系统的人机交互功能是决定计算机系统“友善性”的一个重要因素。人机交互功能主要靠可输入输出的外部设备和相应的软件来完成。
以上就是操作系统的作用。
操作系统概述
一、操作系统的基本概念
操作系统是连接在硬件平台上的第一层软件,操作系统是一个大型的软件,它负责计算机的全部软、硬件资源的分配与回收、控制和协调工作,使整个计算机系统实现高效率和自动化。
一般来说,操作系统具有以下一些功能:
1.对CPU进行管理和调度
计算机系统中最重要的部件是中央处理器,它是计算机的心脏。在计算机的运行中,为了等待I/O(输入/输出)的操作,CPU往往空运行。为了充分利用CPU的资源,使一个或多个用户的程序能合理有效地使用CPU,操作系统能根据需要解决CPU分配给哪个用户程序使用,占用多长时间,下一个又轮到哪个程序运行等问题,以提高CPU的资源利用率,也就是对CPU进行管理和调度。
2.对存储进行管理和调度
在计算机系统中,主存储器也是主要部件之一。只有当程序在主存储器时,它才有可能到处理器上执行,操作系统的作用就是合理组织与分配存储空间,使主存储器的资源得到充分利用。
3.对输入/输出进行管理
合理组织与使用除了CPU以外的所有输入/输出设备,使用户不必具体了解设备以及接口的技术细节,就可以方便地对设备进行操作。
4.对文件系统及数据库进行管理
合理组织、管理辅助存储器中的信息,以便于存储与检索,达到保证安全、方便实用的目的。起初,计算机的运行管理和具体操作都由使用者自己承担。随着计算机速度的提高,对计算机的运行进行人工管理变得越发不可能,于是人们开始编制一些批处理系统,来取代原来的“人工干预”,从而使整个计算机系统的处理能力得到了提高。可以说这是操作系统的雏形。后来随着计算机硬件的更新换代,批处理程序变得更加复杂和庞大,并逐步演化成了现在的操作系统。
二、常见操作系统
最初的操作系统出现在IBM/704大型机上,而微型计算机的操作系统CP/M则诞生于20世纪70年代,此后,相继出现了许多不同的操作系统,其中最知名的是:DOS、Windows、UNIX、Linux、OS/2等等,下面简要介绍这几种操作系统的特点。
1.DOS操作系统
1980年,IBM推出了IBM PC新型机。为了配合这种机型的推广应用,IBM公司需要开发一种16位的操作系统,此时就出现了三家不同公司开发的DOS操作系统,分别是微软公司的MS-DOS、IBM公司的PC-DOS以及Novell的DR-DOS。由于DOS系统对硬件系统的要求较低,它既适合高档机的使用,又适合低档机的使用,所以从商业用户到家庭用户都能使用,DOS曾经在很长时间里占领了个人计算机操作系统领域的大部分。
2.Windows操作系统
1985年11月,微软公司发布了第一代窗口式多任务操作系统Windows 1.x,这标志着操作系统进入到图形界面时代。与DOS的命令行形式不同,在Windows系列的操作系统中,每一种应用软件都用一个图标表示,用户只需把鼠标移到应用软件的图标上,利用鼠标的击键功能就可以选中或运行某个软件。图形界面使用户的操作方便了很多,从而使计算机应用的普及过程大大加快。
Windows操作系统依次经历了Windows3.x、Windows95、Windows98、Windows 2000、Windows ME和Windows XP等升级过程。最近,微软公司又推出了最新的版本Windows Vista,越到后来的版本处理的数据长度越长,支持的硬件设备种类越多,采用的技术也越先进。20多年来,Windows系列的操作系统以其图形化的界面,支持多用户、多任务,良好的网络支持,出色的多媒体功能,良好的硬件支持与多样化的应用程序等特点逐渐成为各类操作系统的首选。
本章将以 Windows XP专业版为蓝本讲述操作系统的应用,如果在其他版本的Windows操作系统环境下学习本书,只要能仔细参照本书的内容学习,也能掌握Windows操作系统的基本原理和操作,本章所介绍的操作原理对于不同版本的Windows操作系统来说有一定的通用性。
3.OS/2操作系统
1987年,IBM公司在激烈的市场竞争中推出了PS/2个人电脑。PS/2系列电脑大幅度突破了PC机的体系,采用了与其他机型不兼容的通道总线。IBM公司还自行设计了占系统80%的零部件,以防其他公司仿制。OS/2操作系统是专门为PS/2系列机开发的一个新型多任务操作系统。与Windows一样,OS/2也采用图形界面,它本身是一个32位的系统,不仅可以处理32位OS/2系统的应用软件,也可以运行16位DOS和Windows软件。
4.UNIX操作系统
UNIX操作系统是1969年问世的。最初是在中小型计算机上使用,后来运用到80286微机上,称为Xenix系统。它的特点是系统比较小,对硬件的要求低,运行速度快。Xenix系统原来由微软公司开发,后来转卖给SCO。UNIX是一个多用户系统,它的变种很多,常见的UNIX变种有:Solaris、HP-UX、AIX、IRIX等,以适应不同的硬件平台。它也能提供有关的网络服务,包括浏览器、电子邮件等。
5.Minix系统
Minix就是mimi UNIX的意思,它由著名科学家Andrew S.Tenebaum所编写,设计意图是让学生了解UNIX操作系统。Minix的源代码是公开的。Minix是最精巧的操作系统之一,最早的Minix只要一张软盘就可以运行,在技术上比较领先。但Tenebaum为了保持Minix的示范作用,没有把Minix编写成适合一般人使用的操作系统,Minix最多只可支持三个用户,也没有图形界面。
6.Linux操作系统
Linux操作系统的核心部分最早是由芬兰的Linus Torvalds于1991年8月在芬兰赫尔辛基大学上学时发布的,后来经过众多世界顶尖的软件工程师的不断修改和完善,Linux得以在全球普及开来,在服务器领域及个人桌面版得到越来越多的应用,在嵌入式开发方面更是具有其他操作系统无可比拟的优势。Linux是一套免费的32位多用户、多任务的操作系统,运行方式同UNIX系统很像,但Linux系统在稳定性、多任务能力与网络功能做得更出色。Linux还有一个最大的特色,就是它的源代码完全公开,任何人皆可自由取得、散布,甚至修改源代码。
三、Windows XP 的新特性
Windows XP是本系列操作系统自Windows95以来改进最大的操作系统,具有以下一些新特性:
1.全新的桌面和窗口
与以前的Windows系列的操作系统相比,Windows XP在操作上有了较大的改变,特别是对图形用户界面作了较大的改变。当我们将操作系统升级到Windows XP时,会发现全新的界面。用户可以为操作系统定制变化多端的外观和多种多样的色彩,还可以设置滚动条的形状和透明度。最常用的资源管理器也有了新的设计。在我们选定文件后,画面会显示一些最常用的功能,如复制及重命名等。
2.更好的程序兼容性
Windows XP整合了程序兼容工具,使之可以兼容旧版本的Windows(如Windows 9x或 Windows NT)程序。Windows XP 采用了最新的 Direct X8.0 诊断工具,使以往在Windows 2000中不能运行的游戏程序都可自如运行。Windows XP还采用了一种全新的诠释方式——共享式DLL库,以解决动态链接错误或缺失的问题,所有应用程序只能动态地拷贝要用到的DLL数据,而不能进行覆盖。操作系统DLL库始终保持完整,确保了操作系统的正常运行。
3.更强的系统可靠性
Windows XP在系统性能的安全、稳定性方面有了进一步增强。主要表现在:
(1)系统还原 系统还原特性可以让用户和管理员在不丢失数据的前提下将计算机还原到以前的状态。系统还原工具会自动地创建简单的可标识还原点,用户可以根据这些还原点将系统还原到以前的状态。如果用户遇到了系统启动失败或其他的重要错误时,可以从安全模式或者正常模式使用系统还原功能,将系统恢复到以前的状态。系统还原功能不恢复用户的数据或文档文件,因此还原工作不会丢失用户的数据、电子邮件,甚至是浏览过的历史记录和收藏信息。
(2)设备驱动程序回滚 当安装了特定类型的新设备驱动程序后,Windows XP将备份以前安装的驱动程序信息,这样可以在出现问题的时候进行重新安装。如果新的设备驱动程序引起了Windows XP故障,管理员可以轻松地重新安装以前使用的驱动程序。
(3)增强的设备驱动程序检验器 Windows XP使用的是Windows 2000的设备驱动程序检验器,可以给设备驱动程序提供功能更强的负载测试。经过Windows XP测试的设备驱动程序将会是最可靠的驱动程序,它可以保证系统运行的稳定性。
(4)减少系统重新启动 Windows XP消除了大部分像Windows NT 4.0和Windows 95/98/Me中需要最终用户重新启动计算机的情况。许多工具软件安装后不再需要重新启动机器,使用户可体验到更高级别的系统运行时间。
(5)改良的代码保护 重要的内核数据结构都是只读的,因此驱动程序和应用程序都不会破坏它们。所有的设备驱动程序代码都是只读的,并且是页保护的。恶意的应用程序将不能随意地影响核心操作系统区域。
(6)防止应用程序错误 并行DLL提供了能兼容多个不同Windows组件版本的机制,并且可以并行运行。这可以使用某一种系统组件版本编写和测试的应用程序在使用别样的组件版本的情况下继续使用原来的版本,这样就可以解决“DLL hell”问题。
(7)Windows文件保护 保护核心代码不被用户自己安装的应用程序覆盖。即使某些文件被覆盖了,用户可以还原以前正确的版本。通过保护系统文件,预防了早期Windows版本中常常出现的系统错误。
(8)防病毒功能 为了更好地防止电子邮件病毒的攻击,Windows XP在缺省情况下不允许执行电子邮件附件中的程序。当然系统管理员可以远程管理(通过组策略)系统,这时就允许执行特定的文件类型或应用程序。管理员在保护系统免受电子邮件病毒攻击时,有更高一级的控制权力。
4.新奇的网络功能
Windows XP的网络整合增强了用户上网的趣味性。网络发布向导使用户能快捷地连接上互联网。
(1)网络连接与家庭联网“网络连接向导”的功能更加完善,更方便用户。拨号的用户名和密码的输入、在桌面创建连接的快捷方式等,这些操作都在向导中设置完成。
“家庭联网向导”可以使一般用户根据屏幕提示方便地设置网络连接、拨号连接、共享和客户端设置等操作。
Windows XP应用无线网“零设置”的技术,使系统自动探测到设备所处的网络覆盖区域,自动更新设置,无需用户的干预。这为无线连接上网的用户提供了方便。
(2)不同的共享方式 在Windows XP中,共享分为两种形式。一种是本地共享,也就是和使用这台计算机的其他用户共享文件夹,只要将供共享的文件移动到“共享文档”文件夹即可。另一种是网络共享,也就是为网络用户共享文件夹,只要对供共享的文件夹进行设置。
(3)内建Internet防火墙 Windows XP的网络设置比以前的版本容易得多,而且安全性也有了很大的提高。新的操作系统利用内建的防火墙,用户在上网浏览时自动保护系统。这种防火墙虽然不及那些专业级的防火墙,但同样具有服务、程序、ICMP的运行和连接控制以及相应的安全日志等。
(4)远程桌面和远程协助 Windows XP提供了远程桌面的功能。用户使用Windows XP上的远程桌面,可以从其他计算机上访问运行在自己计算机上的Windows会话。这意味着用户可以从家里连接到工作单位的计算机,并访问所有应用程序、文件和网络资源,好像正坐在工作单位的计算机前面,而回到家时可以在家庭计算机上看见正在运行该程序的工作单位计算机的桌面。
当用户在使用计算机遇到问题的时候,可以通过远程协助邀请自己所信任的人来提供帮助。使用Internet连接,让任何运行Windows XP的人都可以与你聊天,查看你的计算机屏幕,并且在你允许的情况下,在你的计算机上操作,实时解决问题。
5.娱乐性
Windows XP不仅保留了以往Windows系列操作系统的许多娱乐性功能,如Windows Media Player、CD唱机等。而且,在娱乐性方面还有所改进,例如,Windows使用了最新的DirectX8.0,对游戏有了更好的支持。
Windows XP中,媒体播放器(Media Player)升级到了8.0,通过使用 Windows Media Player,可以播放多种类型的音频和视频文件,还可以播放和制作 CD 副本、播放 DVD(如果有 DVD 硬件)、收听Internet广播站、播放**剪辑或观赏网站中的音乐电视。另外,使用Windows Media Player还可以制作自己的音乐CD。
利用Windows Movie Maker,用户可以将录制的视频或音频从模拟便携式摄像机或数码视频相机等设备转移到计算机中。除了使用用户自己录制的内容外,还可以在所创建的**中导入要使用的现有音频和视频文件。创建完自己的**后,用户可以通过Windows Movie Maker直接与家人和朋友一起分享,且可将它用电子邮件发送出去或将它发布到网站上。
6.全新的用户登录与切换
Windows XP使所有使用计算机的用户设置和管理计算机帐户成为很容易的事情。现在,用户可以在不同帐户之间切换,而不必重新启动计算机,甚至不必关闭正在运行的程序。用户还可以在忘记密码时获得帮助,可以存储多个用户名和密码,并使自己机器中的Windows XP不会受到盗版侵害。
什么是操作系统?它的主要功能是什么?
操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序,同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务,提供一个让用户与系统交互的操作界面。
操作系统的功能有:
1、进程管理:中央处理器,在宏内核的情况下多进程只是简单迅速地切换各进程,让每个进程都能够运行,在多内核或多处理器的情况下,所有进程透过许多协同技术在各处理器或内核上转换。
2、内存管理:有许多进程存储于记忆设备上,操作系统必须防止它们互相干扰对方的存储器内容,除非透过某些协议在可控制的范围下操作,并限制可访问的存储器范围。
3、文件系统:通常指称管理磁盘数据的系统,可将数据以目录或文件的型式存储。每个文件系统都有自己的特殊格式与功能,例如日志管理或不需磁盘重整。
4、网络通信:操作系统都具备操作主流网上通信协议TCP/IP的能力,可以进入网上世界,并且与其他系统分享诸如文件、打印机与扫描仪等资源。
5、安全机制:操作系统提供外界直接或间接访问数种资源的管道,并有能力认证资源访问的请求。
6、用户界面:操作系统允许用户安装或创造任何他们喜欢的图形用户界面,改变诸如菜单风格或颜色配置等部分。
7、驱动程序:操作系统通常会主动制订每种设备该有的操作方式,而驱动程序功能则是将那些操作系统制订的行为描述,转译为可让设备了解的自定义操作手法。
扩展资料
操作系统的四大结构
1、驱动程序
最底层的、直接控制和监视各类硬件的部分,它们的职责是隐藏硬件的具体细节,并向其他部分提供一个抽象的、通用的接口。
2、内核
操作系统之最内核部分,通常运行在最高特权级,负责提供基础性、结构性的功能。
3、支承库
一系列特殊的程序库,它们职责在于把系统所提供的基本服务包装成应用程序所能够使用的编程接口(API),是最靠近应用程序的部分。
4、外围
指操作系统中除以上三类以外的所有其他部分,通常是用于提供特定高级服务的部件。例如,在微内核结构中,大部分系统服务,以及UNIX/Linux中各种守护进程都通常被划归此列。
百度百科—操作系统
电脑给人类带来的最大的好处是什么?
1、拓展视野,获得知识的途径。
2、足不出户,可以聆听名师的讲授,查阅丰富的资料,了解国内外大事,邀游于知识的海洋,使有限的精力得到延伸。
3、网友间可以交流思想,探讨人生,以解忧愁,启迪心扉,同时可克服面对面的胆怯心理和羞忸之情,使大家乐于参与、乐于展示自我,从而提高学习能力和交流能力。
4、网络购物,和远别他乡的亲人分享你的学习生活照片。
5、欣赏到丰富多彩的中外视听作品。
计算机的应用已渗透到社会的各个领域,正在改变着人们的工作、学习和生活的方式,推动着社会的发展。归纳起来可分为以下几个方面:
科学计算
科学计算也称数值计算。计算机最开始是为解决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数值计算而研制的计算工具。随着现代科学技术的进一步发展,数值计算在现代科学研究中的地位不断提高,在尖端科学领域中,显得尤为重要。例如,人造卫星轨迹的计算,房屋抗震强度的计算,火箭、宇宙飞船的研究设计都离不开计算机的精确计算。 在工业、农业以及人类社会的各领域中,计算机的应用都取得了许多重大突破,就连我们每天收听收看的天气预报都离不开计算机的科学计算。
数据处理
在科学研究和工程技术中,会得到大量的原始数据,其中包括大量、文字、声音等信息处理就是对数据进行收集、分类、排序、存储、计算、传输、制表等操作。目前计算机的信息处理应用已非常普遍,如人事管理、库存管理、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索、经济管理等。
信息处理已成为当代计算机的主要任务。是现代化管理的基础。据统计,全世界计算机用于数据处理的工作量占全部计算机应用的80%以上,大大提高了工作效率,提高了管理水平。
自动控制
自动控制是指通过计算机对某一过程进行自动操作,它不需人工干预,能按人预定的目标和预定的状态进行过程控制。所谓过程控制是指对操作数据进行实时采集、检测、处理和判断,按最佳值进行调节的过程。目前被广泛用于操作复杂的钢铁企业、石油化工业、医药工业等生产中。使用计算机进行自动控制可大大提高控制的实时性和准确性,提高劳动效率、产品质量,降低成本,缩短生产周期。
计算机自动控制还在国防和航空航天领域中起决定性作用,例如,无人驾驶飞机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等飞行器的控制,都是靠计算机实现的。可以说计算机是现代国防和航空航天领域的神经中枢。?
辅助设计
计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称CAD)是指。借助计算机的帮助,人们可以自动或半自动地完成各类工程设计工作。目前CAD技术已应用于飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计、大规模集成电路设计等。在京九铁路的勘测设计中,使用计算机辅助设计系统绘制一张图纸仅需几个小时,而过去人工完成同样工作则要一周甚至更长时间。可见采用计算机辅助设计,可缩短设计时间,提高工作效率,节省人力、物力和财力,更重要的是提高了设计质量。CAD已得到各国工程技术人员的高度重视。有些国家已把CAD和计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing)、计算机辅助测试(Computer Aided Test)及计算机辅助工程(Computer Aided Engineering)组成一个集成系统,使设计、制造、测试和管理有机地组成为一体,形成高度的自动化系统,因此产生了自动化生产线和“无人工厂”。
计算机辅助教学(Computer Aided Instruction,简称CAI)是指用计算机来辅助完成教学计划或模拟某个实验过程。计算机可按不同要求,分别提供所需教材内容,还可以个别教学,及时指出该学生在学习中出现的错误,根据计算机对该生的测试成绩决定该生的学习从一个阶段进入另一个阶段。CAI不仅能减轻教师的负担,还能激发学生的学习兴趣,提高教学质量,为培养现代化高质量人才提供了有效方法。?
操作系统是什么?
操作系统是管理计算机硬件资源,控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件的集合。操作系统是计算机系统的关键组成部分,负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务。操作系统的种类很多,各种设备安装的操作系统可从简单到复杂,可从手机的嵌入式操作系统到超级计算机的大型操作系统。目前流行的现代操作系统主要有Android、BSD、iOS、Linux、Mac OS X、Windows、Windows Phone和z/OS等,除了Windows和z/OS等少数操作系统,大部分操作系统都为类Unix操作系统。
操作系统的主要功能是资源管理,程序控制和人机交互等。计算机系统的资源可分为设备资源和信息资源两大类。设备资源指的是组成计算机的硬件设备,如中央处理器,主存储器,磁盘存储器,打印机,磁带存储器,显示器,键盘输入设备和鼠标等。信息资源指的是存放于计算机内的各种数据,如文件,程序库,知识库,系统软件和应用软件等。
操作系统位于底层硬件与用户之间,是两者沟通的桥梁。用户可以通过操作系统的用户界面,输入命令。操作系统则对命令进行解释,驱动硬件设备,实现用户要求。以现代观点而言,一个标准个人电脑的OS应该提供以下的功能:
进程管理(Processing management)
内存管理(Memory management)
文件系统(File system)
网络通讯(Networking)
安全机制(Security)
用户界面(User interface)
驱动程序(Device drivers)
资源管理
系统的设备资源和信息资源都是操作系统根据用户需求按一定的策略来进行分配和调度的。操作系统的存储管理就负责把内存单元分配给需要内存的程序以便让它执行,在程序执行结束后将它占用的内存单元收回以便再使用。对于提供虚拟存储的计算机系统,操作系统还要与硬件配合做好页面调度工作,根据执行程序的要求分配页面,在执行中将页面调入和调出内存以及回收页面等。
处理器管理或称处理器调度,是操作系统资源管理功能的另一个重要内容。在一个允许多道程序同时执行的系统里,操作系统会根据一定的策略将处理器交替地分配给系统内等待运行的程序。一道等待运行的程序只有在获得了处理器后才能运行。一道程序在运行中若遇到某个事件,例如启动外部设备而暂时不能继续运行下去,或一个外部事件的发生等等,操作系统就要来处理相应的事件,然后将处理器重新分配。
操作系统的设备管理功能主要是分配和回收外部设备以及控制外部设备按用户程序的要求进行操作等。对于非存储型外部设备,如打印机、显示器等,它们可以直接作为一个设备分配给一个用户程序,在使用完毕后回收以便给另一个需求的用户使用。对于存储型的外部设备,如磁盘、磁带等,则是提供存储空间给用户,用来存放文件和数据。存储性外部设备的管理与信息管理是密切结合的。
信息管理是操作系统的一个重要的功能,主要是向用户提供一个文件系统。一般说,一个文件系统向用户提供创建文件,撤销文件,读写文件,打开和关闭文件等功能。有了文件系统后,用户可按文件名存取数据而无需知道这些数据存放在哪里。这种做法不仅便于用户使用而且还有利于用户共享公共数据。此外,由于文件建立时允许创建者规定使用权限,这就可以保证数据的安全性。
程序控制
一个用户程序的执行自始至终是在操作系统控制下进行的。一个用户将他要解决的问题用某一种程序设计语言编写了一个程序后就将该程序连同对它执行的要求输入到计算机内,操作系统就根据要求控制这个用户程序的执行直到结束。操作系统控制用户的执行主要有以下一些内容:调入相应的编译程序,将用某种程序设计语言编写的源程序编译成计算机可执行的目标程序,分配内存储等资源将程序调入内存并启动,按用户指定的要求处理执行中出现的各种事件以及与操作员联系请示有关意外事件的处理等。
人机交互
操作系统的人机交互功能是决定计算机系统“友善性”的一个重要因素。人机交互功能主要靠可输入输出的外部设备和相应的软件来完成。可供人机交互使用的设备主要有键盘显示、鼠标、各种模式识别设备等。与这些设备相应的软件就是操作系统提供人机交互功能的部分。人机交互部分的主要作用是控制有关设备的运行和理解并执行通过人机交互设备传来的有关的各种命令和要求。
进程管理
不管是常驻程序或者应用程序,他们都以进程为标准执行单位。当年运用冯纽曼架构建造电脑时,每个中央处理器最多只能同时执行一个进程。早期的OS(例如DOS)也不允许任何程序打破这个限制,且DOS同时只有执行一个进程(虽然DOS自己宣称他们拥有终止并等待驻留(TSR)能力,可以部分且艰难地解决这问题)。现代的操作系统,即使只拥有一个CPU,也可以利用多进程(multitask)功能同时执行复数进程。进程管理指的是操作系统调整复数进程的功能。
由于大部分的电脑只包含一颗中央处理器,在单内核(Core)的情况下多进程只是简单迅速地切换各进程,让每个进程都能够执行,在多内核或多处理器的情况下,所有进程通过许多协同技术在各处理器或内核上转换。越多进程同时执行,每个进程能分配到的时间比率就越小。很多OS在遇到此问题时会出现诸如音效断续或鼠标跳格的情况(称做崩溃(Thrashing),一种OS只能不停执行自己的管理程序并耗尽系统资源的状态,其他使用者或硬件的程序皆无法执行)。进程管理通常实现了分时的概念,大部分的OS可以利用指定不同的特权等级(priority),为每个进程改变所占的分时比例。特权越高的进程,执行优先级越高,单位时间内占的比例也越高。交互式OS也提供某种程度的回馈机制,让直接与使用者交互的进程拥有较高的特权值。
内存管理
根据帕金森定律:“你给程序再多内存,程序也会想尽办法耗光”,因此程序员通常希望系统给他无限量且无限快的存储器。大部分的现代计算机存储器架构都是层次结构式的,最快且数量最少的暂存器为首,然后是高速缓存、存储器以及最慢的磁盘存储设备。而操作系统的存储器管理提供查找可用的记忆空间、配置与释放记忆空间以及交换存储器和低速存储设备的内含物……等功能。此类又被称做虚拟内存管理的功能大幅增加每个进程可获得的记忆空间(通常是4GB,既使实际上RAM的数量远少于这数目)。然而这也带来了微幅降低运行效率的缺点,严重时甚至也会导致进程崩溃。
存储器管理的另一个重点活动就是借由CPU的帮助来管理虚拟位置。如果同时有许多进程存储于记忆设备上,操作系统必须防止它们互相干扰对方的存储器内容(除非通过某些协定在可控制的范围下操作,并限制可访问的存储器范围)。分区存储器空间可以达成目标。每个进程只会看到整个存储器空间(从0到存储器空间的最大上限)被配置给它自己(当然,有些位置被操作系统保留而禁止访问)。CPU事先存了几个表以比对虚拟位置与实际存储器位置,这种方法称为标签页(paging)配置。
借由对每个进程产生分开独立的位置空间,操作系统也可以轻易地一次释放某进程所占据的所有存储器。如果这个进程不释放存储器,操作系统可以退出进程并将存储器自动释放。
虚拟内存
虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存(一个连续完整的地址空间),而实际上,它通常是被分隔成多个物理内存碎片,还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上,在需要时进行数据交换。
在早期的单用户单任务操作系统(如DOS)中,每台计算机只有一个用户,每次运行一个程序,且次序不是很大,单个程序完全可以存放在实际内存中。这时虚拟内存并没有太大的用处。但随着程序占用存储器容量的增长和多用户多任务操作系统的出现,在程序设计时,在程序所需要的存储量与计算机系统实际配备的主存储器的容量之间往往存在着矛盾。例如,在某些低档的计算机中,物理内存的容量较小,而某些程序却需要很大的内存才能运行;而在多用户多任务系统中,多个用户或多个任务更新全部主存,要求同时执行独断程序。这些同时运行的程序到底占用实际内存中的哪一部分,在编写程序时是无法确定的,必须等到程序运行时才动态分配。[4]
为此,希望在编写程序时独立编址,既不考虑程序是否能在物理存储中存放得下,也不考虑程序应该存放在什么物理位置。而在程序运行时,则分配给每个程序一定的运行空间,由地址转换部件将编程时的地址转换成实际内存的物理地址。如果分配的内存不够,则只调入当前正在运行的或将要运行的程序块(或数据块),其余部分暂时驻留在辅存中。
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