操作系统目标：
计算机系统的基本目标是执行用户程序并简化任务。各种应用程序以及硬件系统均用于执行此工作。操作系统是一种软件, 可以管理和控制整个资源集并有效利用计算机的每个部分。
该图显示了OS如何充当硬件单元和应用程序之间的媒介。
操作系统需求：
- 操作系统作为应用程序平台：操作系统提供了一个平台, 在该平台上, 可以运行称为应用程序的其他程序。这些应用程序可帮助用户轻松执行特定任务。它充当计算机和用户之间的接口。它以一种在计算机上运行, 控制和执行各种应用程序的方式进行设计。
- 管理输入输出单元：操作系统还允许计算机管理自己的资源, 例如内存, 显示器, 键盘, 打印机等。为了有效利用这些资源, 需要进行管理。操作系统控制各种系统的输入输出资源并将其分配给用户或程序, 按其要求。
- 一致的用户界面：操作系统为用户提供了一个易于使用的用户界面, 因此用户不必每次都学习不同的UI, 而是可以专注于内容并尽可能快地进行生产。操作系统提供了模板和UI组件, 使用户可以轻松地使用计算机。
- 多任务处理：操作系统管理内存, 并允许多个程序在自己的空间中运行, 甚至通过共享内存相互通信。多任务处理为用户提供了良好的体验, 因为他们可以一次在计算机上执行多个任务。
操作系统功能
操作系统具有多种要执行的功能。操作系统的一些重要功能可以概括为：
- 处理器管理:这涉及中央处理器(CPU)的管理。操作系统负责将CPU时间分配给不同的进程。当在指定的时间段内执行完某个进程后, 它的CPU处理结束时, 这称为调度。操作系统使用多种类型的调度技术：
- 最短的工作优先(SJF)：首先安排需要最短CPU时间的进程。
- 循环调度:每个进程都以循环方式分配有固定的CPU执行时间。
- 基于优先级的调度(非抢先):在该调度中, 根据进程的优先级对进程进行调度, 即, 优先级最高的进程优先调度。如果两个进程的优先级匹配, 则根据到达时间进行调度
- 设备管理：
操作系统与硬件和连接的设备进行通信, 并在它们和CPU之间保持平衡。这一点尤为重要, 因为CPU处理速度远高于该速度。
I / O设备。为了优化CPU时间, 操作系统采用两种技术-缓冲和假脱机。 - 缓冲：
在这种技术中, 输入和输出数据临时存储在输入缓冲区和输出缓冲区中。一旦用于输入或输出的信号分别发送到CPU或从CPU发送出去, 操作系统就会通过设备控制器将数据从输入设备移至输入缓冲区, 并从输出设备移至输出缓冲区。在输入的情况下, 如果缓冲区已满, 则操作系统将信号发送到程序, 该程序处理缓冲区中存储的数据。当缓冲区变空时, 程序通知操作系统重新加载缓冲区, 然后输入操作继续。 - 假脱机(同时进行外围设备在线操作):
这是一种用于在同一输入/输出设备上处理不同任务的设备管理技术。当网络上有多个用户共享同一资源时, 可能有多个用户在同一时间向其发出命令。因此, 操作系统将每个用户的数据临时存储在资源所在的计算机的硬盘上。单个用户无需等待执行过程完成。而是操作系统将数据从硬盘一一发送到资源。
例子：打印机 - 内存管理:
在计算机中, CPU和I / O设备都与内存交互。当需要执行程序时, 将其加载到主存储器中, 直到执行完成。此后, 该存储空间将被释放并可用于其他程序。操作系统使用的常见内存管理技术是分区和虚拟内存。 - 分区：
总内存分为相同大小或不同大小的各种分区。这有助于容纳存储器中的程序数量。该分区可以是固定的, 即对于存储器中的所有程序都保持不变, 也可以是可变的, 即, 当将程序加载到存储器上时分配内存。后面的方法会减少内存浪费, 但在适当的时间间隔内, 它可能会变得碎片化。 - 虚拟内存:
这是操作系统使用的一种技术, 它允许用户加载大于计算机主内存的程序。在这种技术中, 即使无法将完整程序加载到主存储器中, 也会导致程序执行, 从而提高了内存利用率。 - 文件管理：
操作系统管理计算机上的文件, 文件夹和目录系统。计算机上的任何数据均以文件形式存储, 并且操作系统使用文件分配表(FAT)保留所有数据的信息。 FAT存储有关文件的一般信息, 例如文件名, 类型(文本或二进制), 大小, 起始地址和访问方式(顺序/索引顺序/直接/相对)。操作系统的文件管理器有助于创建, 编辑, 复制, 分配内存到文件, 以及更新FAT。操作系统还注意以适当的访问权限打开文件以读取或编辑文件。
