[系统运维]操作系统-三、操作系统的目标和功能

为了给多道程序提供良好的运行环境，操作系统应具有以下几方面的功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理。为了方便用户使用操作系统，还需要向用户提供接口。同时，操作系统可用来扩充机器，以提供更方便的服务、更高的资源利用率。

1.操作系统是计算机资源的管理者。

1）处理机管理

在多道程序环境下，处理机的分配和运行都以进程或线程为基本单位。因而，对处理机的管理可归结为对进程或线程的管理。并发时，计算机内同时运行多个进程，所以，进程何时创建、何时撤销、如何管理、如何避免冲突，合理共享就是进程管理的最主要的任务。进程管理最主要的功能有：进程控制，进程同步，进程通信，死锁处理，处理机调度等。

2）存储器管理

存储器管理是为了给多道进程的运行提供良好的环境，方便用户使用以及提高内存的利用率。主要包括内存分配、地址映射、内存保护与共享、内存扩充等内容。

3）文件管理

计算机中，信息都是以文件的形式存在的，操作系统中负责文件管理的部分称为文件系统。文件管理包括文件存储空间的管理、目录管理、文件读写管理和保护等。

4）设备管理

设备管理的主要任务是完成用户的IO请求，方便用户使用各种设备，并提高设备利用率，主要包括了缓冲管理、设备分配、设备处理、虚拟设备等。

2.操作系统作为用户与计算机硬件系统之间交互的接口

为方便用户使用计算机，操作系统提供了用户接口，操作系统提供的接口主要分为两类：一类是命令接口，用户通过命令来控制和组织作业的执行；另一类是程序接口，编程人员可使用程序来请求操作系统服务。

1）命令接口

使用命令接口进行作业控制的主要方式有两种，即联机控制方式和脱机控制方式。对应这两种作业控制方式，可将命令接口分为联机命令接口和脱机命令接口。

联机命令接口又称交互式命令接口，适用于分时或实时系统的接口。它由一组键盘操作命令组成，用户通过控制台或终端输入命令，向系统提出各种服务要求。用户每输入完一条命令，控制权就转入操作系统的命令解释程序，然后由命令解释程序对输入的命令解释并执行，完成指定的功能。之后，控制权又转回到控制台或终端，此时用户又可以输入下一条命令。

脱机命令接口又称为批处理命令接口，适用于批处理系统。它由一组作业控制命令（语句）组成，脱机用户不能直接干预作业的运行，而是用作业控制语句组成一篇作业操作说明书，连同作业一起提交给系统。当系统调用到该作业时，系统中的命令解释程序就会对作业说明书中的命令逐一解释执行，从而实现间接的控制作业运行。

2）程序接口

程序接口由一组系统调用命令组成，简称系统调用。用户通过使用这些系统调用命令来请求操作系统为其提供服务。如使用各种外部设备、进行有关磁盘文件的操作、申请分配及回收内存等各种要求。

当今流行的是图像用户界面，GUI，即图形接口，用户通过鼠标和键盘，在图形界面单击或使用快捷键，就能方便地使用操作系统。有的系统提供了上述三种操作接口，但GUI最终是通过调用程序接口实现的，严格说它不属于操作系统的一部分。

3.操作系统用作扩充机器

1）没有任何软件支持的计算机称为裸机，它仅构成计算机系统的物质基础，而实际用户使用的计算机是经过若干层软件改造过的，裸机在最底层，它的外面是操作系统，由操作系统提供的资源管理功能和方便用户的各种服务功能，将裸机改造成功能更强的机器。通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器，又称之为虚拟机。