作業系統 - 需求

作業系統是一種軟體，它幫助應用程式軟體、系統軟體與計算機的硬體進行互動。作業系統管理系統的硬體和其他資源，並執行基本任務，如檔案管理、記憶體管理、程序管理、輸入/輸出處理、外圍裝置管理（如磁碟驅動器、印表機、揚聲器等）。

計算機中最流行的作業系統包括 Windows、Linux、Unix，而在移動裝置中，則包括 Android 和 iOS。

作業系統需求

作業系統是任何計算機軟體的重要組成部分。如果沒有作業系統，我們甚至無法操作計算機。作業系統的首要目的是使應用程式（軟體）能夠與計算機的硬體互動，並管理系統的硬體和軟體資源。以下是作業系統的一些主要特徵，可以幫助我們理解作業系統需求。

使用者與計算機之間的介面

作業系統提供使用者與計算機之間的介面。例如，Windows 作業系統提供了一個 GUI（圖形使用者介面），使用者可以透過點選圖示、使用鍵盤輸入文字、使用滑鼠在計算機上執行許多操作來與計算機進行視覺互動。類似地，Unix 提供了一個命令列介面，使用者可以在其中輸入命令來執行特定的操作。

引導過程

當計算機開啟時，主記憶體中沒有應用程式。首先將作業系統載入到主記憶體中，然後協助使用者登入到機器。計算機或移動裝置的初始啟動稱為引導過程。如果沒有作業系統，引導過程將無法發生。

管理輸入/輸出裝置

計算機有多個外圍裝置，如滑鼠、鍵盤、揚聲器、掃描器、印表機。作業系統管理連線到計算機的所有這些裝置。它協助安裝裝置驅動程式。例如，Windows 作業系統提供了一個控制面板來管理所有硬體裝置，並檢查其執行狀況。它還提供選項來解決任何裝置出現故障的問題。

多工支援

在多工環境中，作業系統確保每個任務（或更準確地說是程序）在需要進行一些計算時獲得其 CPU 時間片，而其他程序可以忙於 I/O 操作，例如寫入主記憶體或輔助儲存器、等待使用者輸入或寫入印表機等等。這樣，在作業系統的幫助下，使用者可以在計算機上同時執行多個任務，例如在處理 Word 文件時收聽音樂、瀏覽網頁，並使系統中保持多個應用程式處於開啟狀態，以便可以隨時開啟任何應用程式並恢復其當前狀態。

應用程式軟體平臺

作業系統為應用程式軟體提供執行環境。應用程式軟體不需要了解底層機器語言。它們是針對特定作業系統設計的。例如，Windows 上的 Word 文件軟體無法在 Linux 機器上執行。作業系統提供許多服務，如 I/O 操作、檔案系統操作、資源分配和保護。

記憶體管理

作業系統管理主記憶體和磁碟。作業系統可以透過虛擬記憶體管理來增加可用物理記憶體。在程式執行期間，它將程序在主記憶體和磁碟之間來回移動。透過記憶體管理，作業系統跟蹤分配給某個程序的每個記憶體位置，以及空閒記憶體位置，並相應地分配記憶體。

系統檔案管理

作業系統提供控制和介面來建立/刪除磁碟上底層檔案系統中的檔案和目錄。它提供許可權管理，例如向檔案或目錄授予只讀或讀寫許可權，或顯示/隱藏它們。作業系統還提供建立檔案備份並在需要時恢復它們的選項。

安全管理

作業系統提供許多安全功能來保護系統及其資源。它確保所有對系統資源的訪問都受到控制。外部 I/O 裝置免受無效訪問嘗試的侵害，並且作業系統透過密碼或其他使用者身份驗證方式為每個使用者提供身份驗證功能。

錯誤管理

錯誤可能隨時隨地發生。例如，錯誤可能發生在 CPU 操作、執行裝置上的 I/O 操作或記憶體硬體中。作業系統透過持續檢查可能的錯誤並採取適當措施來確保計算的正確性和一致性，從而處理此類問題。