操作系统 (OS) 的组成部分

操作系统充当计算机系统硬件和用户之间的桥梁。它被视为系统软件，是一组结构化的软件组件，具有功能和进程，为程序执行提供环境。操作系统控制着计算机的硬件和软件资源。它有效地利用计算资源。操作系统促进了程序和计算机硬件之间的交互。系统调用和 OS 命令是用户与操作系统通信的两种方式。

什么是操作系统组件？

当我们谈论操作系统组件时，我们指的是构成 OS 功能和服务的基本部分。这基本上归结为理解操作系统的服务和组件。这些组件就像精密的机械部件；每个组件在管理计算机资源、执行任务和促进用户通信方面都起着至关重要的作用。

系统组件和用户界面组件是操作系统组件的两个主要类别。

内核，又称系统组件，负责内存组织、进程管理和设备驱动程序控制等基本功能。与此同时，Shell 和系统工具是用户界面的组成部分，允许用户与操作系统进行交互并执行各种任务。

操作系统组件在使各种计算机系统部件协同工作方面起着关键作用。操作系统有以下组成部分，例如：

1. 进程管理
2. 文件管理
3. 网络管理
4. 主内存管理
5. 二级存储管理
6. I/O 设备管理
7. 安全管理
8. 命令解释器系统

操作系统组件通过检测 CPU 和内存硬件错误来帮助您获得正确的计算。

进程管理

进程管理组件是管理操作系统上同时运行的多个进程的程序。每个正在运行的软件应用程序程序都关联有一个或多个进程。

例如，当您使用 Chrome 等搜索引擎时，该浏览器程序会运行一个进程。

进程管理可确保进程高效运行。它还使用分配给它们的内存，并在需要时关闭它们。

进程的执行必须是顺序的，因此，至少应该代表该进程执行一条指令。

进程管理的功能

操作系统中进程管理的主要功能如下：

• 进程创建和删除。
• 暂停和恢复。
• 同步进程
• 通信进程

注意：OS 促进在同一系统或不同系统上运行的进程之间进行信息交换。

文件管理

文件是由其创建者定义的、相关信息的集合。它通常代表程序（源程序和目标程序）和数据。数据文件可以是字母、数字或字母数字。

文件管理的功能

操作系统在文件管理方面开展以下重要活动：

• 文件和目录的创建和删除。
• 用于操作文件和目录。
• 将文件映射到二级存储。
• 将文件备份到稳定的存储介质。

网络管理

网络管理是计算机网络的管理和维护过程。它包括性能管理、网络配置、故障分析和维持服务质量。

分布式系统是指一组从不共享其内存和时钟的计算机或处理器。在这种系统中，所有处理器都有自己的本地内存，并且处理器通过不同的通信电缆（如光纤或电话线）相互通信。

网络中的计算机通过通信网络连接，该网络可以以多种不同的方式配置。网络可以完全或部分连接，在网络管理中，这有助于用户设计路由和连接策略，以克服连接和安全问题。

网络管理的功能

网络管理提供以下功能：

• 分布式系统在规模和功能上帮助您获得各种计算资源。它们可能包括小型计算机、微处理器和许多通用计算机系统。
• 分布式系统还为用户提供对网络共享的各种资源的访问。
• 它有助于访问共享资源，以加速计算或提供数据可用性和可靠性。

主内存管理

主内存是一个由存储单元或字节组成的数组，具有地址。内存管理过程是通过一系列对特定内存地址的读写来完成的。

为了执行程序，它必须映射到绝对地址并加载到内存中。内存管理方法的选择取决于几个因素。

然而，它主要基于系统的硬件设计。每种算法都需要相应的硬件支持。主内存提供 CPU 可以直接访问的快速存储。它成本昂贵，因此存储容量较低。但是，要执行程序，它必须在主内存中。

内存管理的功能

操作系统在操作系统中执行以下内存管理功能：

• 它帮助您跟踪主内存。
• 确定哪些部分在使用中，哪些部分未使用。
• 在多道程序系统中，OS 决定哪个进程将获得内存以及获得多少内存。
• 当进程请求时分配内存。
• 当进程不再需要或已终止时，它还会释放内存。

二级存储管理

计算机系统最重要的任务是执行程序。这些程序帮助您在执行期间从主内存访问数据。计算机的内存太小，无法永久存储所有数据和程序。计算机系统提供二级存储来备份主内存。

如今，现代计算机使用硬盘/SSD 作为程序和数据的首选存储。但是，二级存储管理还与 USB 闪存驱动器和 CD/DVD 驱动器等存储设备配合使用。汇编器和编译器等程序存储在磁盘上，直到加载到内存中，然后磁盘用作处理的源和目标。

二级存储管理的功能

以下是操作系统中二级存储管理的一些主要功能：

• 存储分配
• 空闲空间管理
• 磁盘调度

I/O 设备管理

操作系统的一个重要用途是隐藏特定硬件设备的差异，使其对用户不可见。

I/O 管理的功能

I/O 管理系统提供以下功能：

• 它提供缓冲区缓存系统
• 它提供通用的设备驱动程序代码
• 它为特定的硬件设备提供驱动程序。
• I/O 帮助您了解特定设备的特性。

注意：用户程序不能直接执行 I/O 操作。操作系统应提供某种媒介来执行此操作。

安全管理

操作系统中的各种进程需要免受其他活动的侵害。因此，各种机制可以确保希望操作文件、内存、CPU 和其他硬件资源的进程能够获得操作系统的适当授权。

安全性是指一种控制程序、进程或用户对计算机控制定义的资源的访问的机制，以及一些强制执行的手段。

例如，内存寻址硬件有助于确认进程可以在其自身的地址空间内执行。时间确保没有进程在放弃 CPU 的控制权之前就获得了 CPU 的控制权。最后，不允许任何进程执行自己的 I/O 操作以进行保护，这有助于您维护各种外围设备的完整性。

安全性可以通过检测组件子系统之间接口处的潜在错误来提高可靠性。接口错误的早期检测可以防止有故障的子系统污染健康的子系统。未经授权或不称职的用户无法滥用不受保护的资源。

命令解释器系统

操作系统最重要的组成部分之一是其命令解释器。命令解释器是用户与系统其余部分之间的主要接口。

许多命令通过控制语句传递给操作系统。当批处理系统启动新作业或用户登录分时系统时，会自动执行一个读取和解释控制语句的程序。这个程序被称作。

• 控制卡解释器，
• 命令行解释器，
• Shell (在 UNIX 中)，等等。

它的功能很简单，就是获取下一个命令语句并执行它。命令语句处理进程管理、I/O 处理、二级存储管理、主内存管理、文件系统访问、保护和网络。

总结

总之，操作系统的各个组成部分协同工作，使计算机系统能够轻松运行。从安全到进程管理的每个元素，在管理资源、执行任务和保证数据保护方面都有其独特的功能。操作系统通过协调这些任务，为用户和应用程序提供了一个可靠且高效的环境。

常见问题

问题 1：操作系统到底是什么？

答案：操作系统是运行在计算机上的最重要的软件。借助许多操作系统组件，它可以管理计算机的内存以及所有硬件和软件。此外，它使我们能够与计算机进行通信，即使我们不熟悉它的语言。

问题 2：举例说出几种操作系统类型？

答案：批处理、分时、分布式、嵌入式和实时操作系统是几种类型的操作系统。

问题 3：操作系统由哪八个部分组成？

答案：进程管理、文件管理、网络管理、主内存管理、二级存储管理、I/O 设备管理、安全管理和命令解释器系统是操作系统的八个部分。

问题 4：什么是操作系统最核心的组件？

答案：操作系统的内核是其核心组件。它是管理系统资源、提供基本服务并充当软件和硬件之间中介的关键组件。内存、设备驱动程序和进程都由内核管理。重要的系统功能也由其控制。这是整个操作系统构建的基础层。

问题 5：有哪五种操作系统？

答案：如今，各种操作系统都在使用。Windows、MacOS、Android、iOS 和 Linux 是最受欢迎的五大操作系统。