计算机专业操作系统定义&类型详解

操作系统(OS)是一种程序，在通过引导程序最初加载到计算机后，管理计算机中的所有其他应用程序。应用程序通过定义的应用程序编程接口(API)通过操作系统提供的服务来进行请求。此外，用户可以通过用户界面与操作系统直接交互，例如命令行界面(CLI)或图形用户界面(GUI)。

一、为什么要使用操作系统?

操作系统为计算机软件和软件开发带来了强大的好处。如果没有操作系统，每个应用程序都需要包含自己的用户界面，以及处理底层计算机所有低级功能所需的全面代码，例如磁盘存储、网络接口等。考虑到可用的各种底层硬件，这将极大地增加每个应用程序的大小，并使软件开发变得不切实际。

相反，许多常见任务，例如发送网络数据包或在标准输出设备(如显示器)上显示文本，可以被卸载到系统软件，该软件充当应用程序和硬件之间的中介。系统软件为应用程序提供了一种一致且可重复的方式，以与硬件进行交互，而无需应用程序了解有关硬件的任何详细信息。

只要每个应用程序以相同的方式访问相同的资源和服务，那么系统软件(操作系统)可以为几乎任意数量的应用程序提供服务。这极大地减少了开发和调试应用程序所需的时间和编码量，同时确保用户可以通过一个常见而且被广泛理解的界面来控制、配置和管理系统硬件。

二、操作系统的功能是什么?

操作系统提供了三个基本功能：它通过命令行界面(CLI)或图形用户界面(GUI)提供用户界面;它启动和管理应用程序执行;它识别并向这些应用程序公开系统硬件资源 - 通常是通过标准化的API。

用户界面(UI)。每个操作系统都需要一个用户界面，使用户和管理员能够与操作系统交互，以设置、配置甚至排除操作系统及其底层硬件的故障。有两种主要类型的用户界面可用：CLI和GUI。

CLI，或终端模式窗口，提供了一个基于文本的界面，用户依赖传统键盘输入与特定任务相关的命令、参数和参数。GUI，或桌面，提供了一个基于图标和符号的视觉界面，用户依赖于由人机接口设备提供的手势，例如触摸板、触摸屏和鼠标设备。

GUI最常用于普通用户或终端用户，他们主要关心的是操作文件和应用程序，例如双击文件图标以在其默认应用程序中打开文件。CLI仍然受到高级用户和系统管理员的欢迎，他们必须定期处理一系列高度细粒度和重复的命令，例如创建和运行用于为员工设置新个人计算机(PC)的脚本。

应用程序管理。操作系统处理了每个应用程序的启动和管理。这通常支持一系列行为，包括多进程或线程的分时共享，以便各种任务可以共享可用处理器的时间;处理应用程序产生的中断，以获得处理器的即时关注，确保有足够的内存来执行应用程序及其相关数据，而不干扰其他进程;执行错误处理，可以优雅地删除应用程序的进程;执行内存管理，而不会干扰其他应用程序或操作系统。

操作系统还可以支持API，使应用程序能够利用操作系统和硬件功能，而无需了解有关低级操作系统或硬件状态的任何信息。例如，Windows API可以使程序从键盘或鼠标获取输入;创建GUI元素，例如对话框窗口和按钮;将文件读取和写入存储设备;等等。应用程序几乎总是针对使用应用程序打算运行的操作系统进行调整。

三、此外，操作系统还可以为应用程序执行以下服务：

在多任务操作系统中，可以同时运行多个程序的操作系统确定了应用程序应该以什么顺序运行以及每个应用程序在轮到另一个应用程序之前应该允许多少时间。

它处理与连接的硬件设备(如硬盘、打印机和拨号端口)之间的输入/输出(I/O)。

它向每个应用程序或交互用户发送有关操作状态和可能发生的任何错误的消息，或发送给系统操作员。

它可以卸载批处理作业(例如打印)的管理，以便发起应用程序从此工作中解脱出来。

在具有并行处理功能的计算机上，操作系统可以管理如何划分程序，以便它在同一时间在多个处理器上运行。

所有主要的计算机平台(硬件和软件)都需要，有时甚至包括，操作系统，操作系统必须具备不同的功能以满足各种形态因素的特定需求。

设备管理。操作系统负责识别、配置和为应用程序提供对底层计算机硬件设备的通用访问。当操作系统识别和识别硬件时，操作系统会安装相应的设备驱动程序，使操作系统和在操作系统上运行的应用程序可以使用这些设备，而无需了解硬件或设备的具体知识。

操作系统负责识别正确的打印机并安装适当的打印机驱动程序，以便应用程序只需调用打印机而不必使用特定于打印机的代码或命令 - 这是操作系统的工作。对于其他设备，例如USB端口;网络端口;图形设备，例如图形处理单元(GPU);主板芯片组;以及存储设备，例如使用适当文件系统格式化的Serial-Attached SCSI(SAS)磁盘适配器和磁盘，情况类似。

操作系统识别并配置物理和逻辑设备以提供服务，并通常将它们记录在标准化的结构中，例如Windows注册表。设备制造商定期修补和更新驱动程序，操作系统应该对其进行更新，以确保设备性能和安全性最佳。当设备被替换时，操作系统还会安装和配置新的驱动程序。

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