4.1.3　操作系统的功能

操作系统的主要任务是控制、管理计算机的整个资源，这些资源包括CPU、存储器、外围设备和信息。由此，操作系统应具有处理机管理、存储器管理、设备管理和文件管理等功能，同时，为了合理地组织计算机的工作流程和方便用户使用计算机，还提供了作业管理的功能。

1.处理机管理

处理机管理主要是组织和协调用户对处理机的争夺使用，管理和控制用户任务，以最大限度提高处理机的利用率。当多个用户程序请求处理服务时，如果一个运行程序因等待某一条件（如等待输入/输出完成），而不能运行下去时，就要把处理机转交给另一个可运行的程序，以便充分利用处理机的能力，或者出现了一个可运行的程序比当前正占有处理机的程序更重要时，则要从运行程序那里把处理机抢过来，以便合理地为所有用户服务。

CPU是计算机中最重要的资源，没有它，任何处理工作都不可能进行。在处理机管理中，人们最关心的是它的运行时间。现代的计算机，CPU的速度越来越快，每秒可运行几百万、几千万，甚至几亿、几十亿条指令，因此它的时间相当宝贵。处理机管理就是提出调度策略和给出调度算法，使每个用户都能满意，同时又能充分地利用CPU。

2.存储器管理

存储器管理是指操作系统对内存的管理。在多道程序环境下，允许内存中可同时运行多个程序，就必须提高内存的使用效率。存储器管理主要有以下几个功能：

①存储分配与回收：按分配策略和分配算法分配内存空间。

②地址变换：将程序在外存中的逻辑地址转换为在内存空间中的物理地址。

③存储保护：保护各类程序（系统、用户、应用程序）及数据区免遭破坏。

④内存扩充：解决小的内存空间中运行大程序的问题，即虚拟存储问题。

存储器管理是用户与内存的接口。

3.设备管理

设备管理主要是管理各类外围设备，包括分配、启动和故障处理等，合理地控制I/O的操作过程，最大程度地实现CPU与设备，设备与设备之间的并行工作。

这里的设备是指除CPU和内存以外的各种设备，如磁盘、磁带、打印机、终端等。它们的种类繁多，物理性能各不相同，并且经常发展变化。一般用户很难直接使用。操作系统的设备管理是用户与外设的接口，用户只需通过一定的命令来使用某个设备，并在多道程序环境下提高设备的利用率。

4.文件管理

计算机系统中存储的所有信息都是以文件的形式来组织的，因此，文件管理也称信息管理，主要负责文件信息的存取和管理，它的任务是把存储、检索、共享和保护文件的手段，提供给操作系统本身和用户，以达到方便用户和提高资源利用率的目的。文件管理的功能包括分配与管理外存、实现按名存取；提供合适的存储方法；文件共享、保护，解决命名冲突，控制存取权限。

在文件管理系统的管理下，用户可以按照文件名访问文件，文件管理为用户提供了一个简单、统一访问文件的方法。

现代文件系统中多采用树形目录结构对文件进行组织和管理。文件系统的目录结构的作用与图书中目录的作用完全相同，实现快速检索。在文件的多级目录结构中，用户访问某个文件时要使用该文件的路径名来标记文件。文件的路径名又分为绝对路径和相对路径；绝对路径是指从根目录出发到指定文件所在位置的目录名序列；相对路径是从当前目录出发到指定文件位置的目录名序列。

5.作业管理

作业管理是用户与操作系统的接口。它负责对作业的执行情况进行系统管理，包括作业的组织、作业的输入/输出、作业调度和作业控制等。

作业包括程序、数据以及解题的控制步骤。一个计算问题是一个作业，一个文档的打印也是一个作业。作业管理提供“作业控制语言”，用户通过它来书写控制作业执行的说明书。同时，还为操作员和终端用户提供与系统对话的“命令语言”，使用它来请求系统服务。操作系统按操作说明书的要求或收到的命令控制用户作业的执行。