操作系统的作用

• 硬件资源管理

  • 进程管理:操作系统负责创建、调度、同步、通信和销毁进程，即管理多个程序的并发执行。通过进程调度算法，它决定哪个进程在何时获得处理器执行时间，实现多任务处理和资源共享，确保系统响应性和公平性。
  • 存储管理:操作系统管理内存资源，包括内存分配、回收、替换（如虚拟内存中的页面置换）、共享和保护。它通过合理的内存分配策略和地址转换机制，使得多个进程可以安全地共享有限的物理内存，并提供虚拟内存支持，扩大应用程序可用的地址空间
  • 设备管理:操作系统管理各类输入输出（I/O）设备，如硬盘、网络接口、打印机等。它提供设备驱动程序，负责设备的初始化、数据传输、中断处理以及错误检测与恢复，实现设备的统一访问和高效利用，同时隐藏硬件细节，提供抽象接口给上层软件。
  • 文件系统管理:操作系统组织、存储、检索和保护磁盘上的文件。它提供目录结构、文件命名、权限控制、备份与恢复等功能，使得用户和应用程序能够以逻辑方式访问文件，而无需关心具体的物理存储位置。

• 软件资源管理

  • 作业管理:操作系统接收、保存、调度和监控用户提交的作业（或任务）。它负责作业的排队、优先级设定、状态跟踪及输出结果的合并，确保作业的高效执行和资源的合理分配。
  • 安全性与保护:操作系统通过用户账户管理、权限控制、访问控制列表（ACLs）、审计机制等手段，防止非法访问和恶意操作，保护系统资源免受未经授权的使用或破坏，维护系统整体的安全性和稳定性。
  • 系统服务:操作系统提供一系列系统调用接口和服务，如进程间通信（IPC）、信号处理、定时器、系统信息查询等，供应用程序使用，以实现更复杂的功能和协同工作。

• 人机交互与用户界面

  • 命令接口:操作系统提供命令行界面（CLI），允许用户通过键盘输入命令来操作计算机。CLI通常包含一组丰富的命令集和shell脚本支持，适合高级用户和自动化任务。
  • 图形用户界面(GUI):现代操作系统普遍提供直观的图形界面，用户可以通过鼠标、触摸屏等设备与窗口、图标、菜单等可视化元素进行交互，简化操作，提升用户体验。
  • 应用程序接口(API):操作系统提供编程接口（如Windows API、POSIX API等），供开发者编写应用程序时调用，以实现与系统服务的交互和硬件资源的访问。

• 系统性能优化与监控

  • 性能监控:操作系统收集并报告系统性能指标，如CPU利用率、内存使用情况、I/O吞吐量、网络流量等，帮助管理员识别瓶颈、调整配置、优化性能。
  • 资源调度与负载均衡:操作系统根据系统负载动态调整资源分配策略，如动态调整进程优先级、调整虚拟内存页面置换算法、均衡磁盘I/O请求等，以提高系统整体效率和响应速度