為了給多道程序提供良好的運行環境,操作系統應具有以下幾方面的功能:處理機管理、 存儲器管理、設備管理和文件管理。為了方便用戶使用操作系統,還必須向用戶提供接口。同時操作系統可用來擴充機器,以提供更方便的服務、更高的資源利用率。

操作系統作為計算機系統資源的管理者

1) 處理機管理

在多道程序環境下,處理機的分配和運行都以進程(或線程)為基本單位,因而對處理機的管理可歸結為對進程的管理。并發時在計算機內同時運行多個進程,所以,進程何時創建、何時撤銷、如何管理、如何避免沖突、.合理共享就是進程管理的最主要的任務。進程管理的主要功能有:進程控制、進程同步、進程通信、死鎖處理、處理機調度等。

2) 存儲器管理

存儲器管理是為了給多道程序的運行提供良好的環境,方便用戶使用以及提高內存的利用率,主要包括內存分配、地址映射、內存保護與共享和內存擴充等功能。

3) 文件管理

計算機中的信息都是以文件的形式存在的,操作系統中負責文件管理的部分稱為文件系統。文件管理包括文件存儲空間的管理、目錄管理及文件讀寫管理和保護等。

4) 設備管理

設備管理的主要任務是完成用戶的I/O請求,方便用戶使用各種設備,并提高設備的利用率,主要包括緩沖管理、設備分配、設備處理和虛擬設備等功能。

操作系統作為用戶與計算機硬件系統之間的接口

為方便用戶使用計算機,操作系統還提供了用戶接口。操作系統提供的接口主要分為兩類•• 一類是命令接口,用戶利用這些操作命令來組織和控制作業的執行;另一類是程序接口,編程人員可以使用它們來請求操作系統服務。

1) 命令接口

使用命令接口進行作業控制的主要方式有兩種,即聯機控制方式和脫機控制方式。按作業控制方式的不同,可以將命令接口分為聯機命令接口和脫機命令接口。

聯機命令接口又稱交互式命令接口,適用于分時或實時系統的接口。它由一組鍵盤操作命令組成。用戶通過控制臺或終端輸入操作命令,向系統提出各種服務要求。用戶每輸入完一條命令,控制權就轉入操作系統的命令解釋程序,然后由命令解釋程序對輸入的命令解釋并執行,完成指定的功能。之后,控制權又轉回到控制臺或終端,此時用戶又可以輸入下一條命令。

脫機命令接口又稱批處理命令接口,即適用于批處理系統,它由一組作業控制命令(或稱作業控制語句)組成。脫機用戶不能直接干預作業的運行,應事先用相應的作業控制命令穹成一份作業操作說明書,連同作業一起提交給系統。當系統調度到該作業時,由系統中的命令解釋程序對作業說明書上的命令或作業控制語句遂條解釋執行,從而間接地控制作業的運行。

2) 程序接口

程序接口由一組系統調用命會(簡稱系統調用,也稱廣義指令)組成。用戶通過在程序中使用這些系統調用命令來請求操作系統為其提供服務。用戶在程序中可以直接使用這組系統調用命令向系統提出各種服務要求,如使用各種外部設備,進行有關磁盤文件的操作,申請分配和回收內存以及其他各種控制要求。

而當前最為流行的是圖形用戶界面(GUI)即圖形接口,用戶通過鼠標和鍵盤,在圖形界面上單擊或使用快捷鍵就能很方便地使用操作系統。有些系統提供了上述三種接口,但 GUI 最終是通過調用程序接口實現的,嚴格地說它不屬于操作系統的一部分。

操作系統用做擴充機器

沒有任何軟件支持的計算機稱為裸機,它僅構成計算機系統的物質基礎,而實際呈現在用戶面前的計算機系統是經過若干層軟件改造的計算機。裸機在最里層,它的外面是操作系統,由操作系統提供的資源管理功能和方便用戶的各種服務功能,將裸機改造成功能更強、 使用更方便的機器,通常把覆蓋了軟件的機器稱為擴充機器,又稱之為虛擬機。