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1.4 操作系统的功能
一、处理机管理
处理机管理的主要任务是对处理机进行分配,并对其运行进行有效的控制和管理。在多道程序环境下,处理机的分配和运行都是以进程为基本单位,因而对处理机的管理可归结为对进程的管理。包括以下几个方面:
进程控制
- 为作业创建进程,撤销已结束的进程,以及控制进程在运行过程中的状态转换。
进程同步
- 对诸进程的运行进行协调,包括进程互斥与进程同步。
进程通信
- 实现相互合作进程之间的信息交换,包括直接通信与间接通信。
调度
- 按照一定的算法对作业与进程进行调度。
二、存储器管理
存储器管理的主要任务是为多道程序的运行提供良好的环境,方便用户使用存储器,提高存储器的利用率,以及从逻辑上来扩充内存。为此,存储器管理应包括以下功能:
内存分配
- 为每道作业分配内存空间,使它们"各得其所",提高存储器利用率,减少不可用的内存空间。
内存保护
- 确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行,互不干扰。
地址映射
- 将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中对应的物理地址。
内存扩充
- 借助虚拟技术,从逻辑上扩充内存容量。
三、设备管理
设备管理的主要任务,是完成用户提出的I/O请求,为用户分配I/O设备;提高CPU和I/O设备利用率;提高I/O速度以及方便用户使用I/O设备。为此,设备管理应包括以下功能:
缓冲管理
- 管理好各种类型的缓冲区,以缓和CPU与I/O速度不匹配的矛盾,提高CPU和I/O设备的利用率。
设备分配
- 为用户分配其所需的设备。
设备处理
- 又称设备驱动程序,实现CPU与设备控制器之间的通信。
四、文件管理
文件管理的主要任务,是完成实现文件的虚拟存取和高速存取,方便用户访问文件、保存文件并维护其内容的完整性。为此,文件管理应包括以下功能:
文件存储空间的管理
- 为每个文件分配必要的外存空间,提高外存的利用率,并能有助于提高文件系统的运行速度。
目录管理
- 为每个文件建立其目录项,并对众多的目录项加以有效的组织,以实现方便的按名存取。
文件的读/ 写管理和保护
五、用户接口
为了方便用户对计算机系统的使用与编程,操作系统向用户提供了用户与操作系统的接口,简称用户接口。
命令接口
- 用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行。使用命令接口进行作业控制的主要方式有两种:按作业控制方式的不同,可以将命令接口分为联机命令接口和脱机命令接口。
程序接口
- 程序接口由一组系统调用命令组成。操作系统提供一系列的子程序,以完成一些必要的功能。用户在程序中可以直接使用这组系统调用命令向系统提出各种服务请求,如使用各种外部设备,进行有关磁盘文件的操作,申请分配和收回内存以及其他各种控制要求。系统调用就是通过系统调用命令中断现行程序,而转去执行响应的子程序,以完成特定的系统功能。