操作系統(tǒng)(OS)是一種程序，在通過引導(dǎo)程序最初加載到計算機(jī)后，管理計算機(jī)中的所有其他應(yīng)用程序。應(yīng)用程序通過定義的應(yīng)用程序編程接口(API)通過操作系統(tǒng)提供的服務(wù)來進(jìn)行請求。此外，用戶可以通過用戶界面與操作系統(tǒng)直接交互，例如命令行界面(CLI)或圖形用戶界面(GUI)。

一、為什么要使用操作系統(tǒng)?

操作系統(tǒng)為計算機(jī)軟件和軟件開發(fā)帶來了強(qiáng)大的好處。如果沒有操作系統(tǒng)，每個應(yīng)用程序都需要包含自己的用戶界面，以及處理底層計算機(jī)所有低級功能所需的全面代碼，例如磁盤存儲、網(wǎng)絡(luò)接口等?？紤]到可用的各種底層硬件，這將極大地增加每個應(yīng)用程序的大小，并使軟件開發(fā)變得不切實際。

相反，許多常見任務(wù)，例如發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包或在標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備(如顯示器)上顯示文本，可以被卸載到系統(tǒng)軟件，該軟件充當(dāng)應(yīng)用程序和硬件之間的中介。系統(tǒng)軟件為應(yīng)用程序提供了一種一致且可重復(fù)的方式，以與硬件進(jìn)行交互，而無需應(yīng)用程序了解有關(guān)硬件的任何詳細(xì)信息。

只要每個應(yīng)用程序以相同的方式訪問相同的資源和服務(wù)，那么系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng))可以為幾乎任意數(shù)量的應(yīng)用程序提供服務(wù)。這極大地減少了開發(fā)和調(diào)試應(yīng)用程序所需的時間和編碼量，同時確保用戶可以通過一個常見而且被廣泛理解的界面來控制、配置和管理系統(tǒng)硬件。

二、操作系統(tǒng)的功能是什么?

操作系統(tǒng)提供了三個基本功能：它通過命令行界面(CLI)或圖形用戶界面(GUI)提供用戶界面;它啟動和管理應(yīng)用程序執(zhí)行;它識別并向這些應(yīng)用程序公開系統(tǒng)硬件資源 - 通常是通過標(biāo)準(zhǔn)化的API。

用戶界面(UI)。每個操作系統(tǒng)都需要一個用戶界面，使用戶和管理員能夠與操作系統(tǒng)交互，以設(shè)置、配置甚至排除操作系統(tǒng)及其底層硬件的故障。有兩種主要類型的用戶界面可用：CLI和GUI。

CLI，或終端模式窗口，提供了一個基于文本的界面，用戶依賴傳統(tǒng)鍵盤輸入與特定任務(wù)相關(guān)的命令、參數(shù)和參數(shù)。GUI，或桌面，提供了一個基于圖標(biāo)和符號的視覺界面，用戶依賴于由人機(jī)接口設(shè)備提供的手勢，例如觸摸板、觸摸屏和鼠標(biāo)設(shè)備。

GUI最常用于普通用戶或終端用戶，他們主要關(guān)心的是操作文件和應(yīng)用程序，例如雙擊文件圖標(biāo)以在其默認(rèn)應(yīng)用程序中打開文件。CLI仍然受到高級用戶和系統(tǒng)管理員的歡迎，他們必須定期處理一系列高度細(xì)粒度和重復(fù)的命令，例如創(chuàng)建和運(yùn)行用于為員工設(shè)置新個人計算機(jī)(PC)的腳本。

應(yīng)用程序管理。操作系統(tǒng)處理了每個應(yīng)用程序的啟動和管理。這通常支持一系列行為，包括多進(jìn)程或線程的分時共享，以便各種任務(wù)可以共享可用處理器的時間;處理應(yīng)用程序產(chǎn)生的中斷，以獲得處理器的即時關(guān)注，確保有足夠的內(nèi)存來執(zhí)行應(yīng)用程序及其相關(guān)數(shù)據(jù)，而不干擾其他進(jìn)程;執(zhí)行錯誤處理，可以優(yōu)雅地刪除應(yīng)用程序的進(jìn)程;執(zhí)行內(nèi)存管理，而不會干擾其他應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)。

操作系統(tǒng)還可以支持API，使應(yīng)用程序能夠利用操作系統(tǒng)和硬件功能，而無需了解有關(guān)低級操作系統(tǒng)或硬件狀態(tài)的任何信息。例如，Windows API可以使程序從鍵盤或鼠標(biāo)獲取輸入;創(chuàng)建GUI元素，例如對話框窗口和按鈕;將文件讀取和寫入存儲設(shè)備;等等。應(yīng)用程序幾乎總是針對使用應(yīng)用程序打算運(yùn)行的操作系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。

三、此外，操作系統(tǒng)還可以為應(yīng)用程序執(zhí)行以下服務(wù)：

在多任務(wù)操作系統(tǒng)中，可以同時運(yùn)行多個程序的操作系統(tǒng)確定了應(yīng)用程序應(yīng)該以什么順序運(yùn)行以及每個應(yīng)用程序在輪到另一個應(yīng)用程序之前應(yīng)該允許多少時間。

它處理與連接的硬件設(shè)備(如硬盤、打印機(jī)和撥號端口)之間的輸入/輸出(I/O)。

它向每個應(yīng)用程序或交互用戶發(fā)送有關(guān)操作狀態(tài)和可能發(fā)生的任何錯誤的消息，或發(fā)送給系統(tǒng)操作員。

它可以卸載批處理作業(yè)(例如打印)的管理，以便發(fā)起應(yīng)用程序從此工作中解脫出來。

在具有并行處理功能的計算機(jī)上，操作系統(tǒng)可以管理如何劃分程序，以便它在同一時間在多個處理器上運(yùn)行。

所有主要的計算機(jī)平臺(硬件和軟件)都需要，有時甚至包括，操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)必須具備不同的功能以滿足各種形態(tài)因素的特定需求。

設(shè)備管理。操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)識別、配置和為應(yīng)用程序提供對底層計算機(jī)硬件設(shè)備的通用訪問。當(dāng)操作系統(tǒng)識別和識別硬件時，操作系統(tǒng)會安裝相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序，使操作系統(tǒng)和在操作系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序可以使用這些設(shè)備，而無需了解硬件或設(shè)備的具體知識。

操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)識別正確的打印機(jī)并安裝適當(dāng)?shù)拇蛴C(jī)驅(qū)動程序，以便應(yīng)用程序只需調(diào)用打印機(jī)而不必使用特定于打印機(jī)的代碼或命令 - 這是操作系統(tǒng)的工作。對于其他設(shè)備，例如USB端口;網(wǎng)絡(luò)端口;圖形設(shè)備，例如圖形處理單元(GPU);主板芯片組;以及存儲設(shè)備，例如使用適當(dāng)文件系統(tǒng)格式化的Serial-Attached SCSI(SAS)磁盤適配器和磁盤，情況類似。

操作系統(tǒng)識別并配置物理和邏輯設(shè)備以提供服務(wù)，并通常將它們記錄在標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)中，例如Windows注冊表。設(shè)備制造商定期修補(bǔ)和更新驅(qū)動程序，操作系統(tǒng)應(yīng)該對其進(jìn)行更新，以確保設(shè)備性能和安全性最佳。當(dāng)設(shè)備被替換時，操作系統(tǒng)還會安裝和配置新的驅(qū)動程序。

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