作業系統 - 服務

作業系統為使用者和程式提供服務。

• 它為程式提供執行環境。
• 它為使用者提供以方便的方式執行程式的服務。

以下是作業系統提供的一些常見服務：

• 程式執行
• I/O 操作
• 檔案系統操作
• 通訊
• 錯誤檢測
• 資源分配
• 保護

程式執行

作業系統處理從使用者程式到系統程式（如印表機後臺列印程式、名稱伺服器、檔案伺服器等）的各種活動。每項活動都封裝為一個程序。

一個程序包含完整的執行上下文（要執行的程式碼、要操作的資料、暫存器、正在使用的作業系統資源）。以下是作業系統在程式管理方面的主要活動：

• 將程式載入到記憶體中。
• 執行程式。
• 處理程式的執行。
• 提供程序同步機制。
• 提供程序通訊機制。
• 提供死鎖處理機制。

I/O 操作

I/O 子系統包括 I/O 裝置及其相應的驅動程式軟體。驅動程式隱藏了特定硬體裝置的特性，對使用者來說是透明的。

作業系統管理使用者和裝置驅動程式之間的通訊。

• I/O 操作是指對任何檔案或任何特定 I/O 裝置進行讀或寫操作。
• 作業系統在需要時提供對所需 I/O 裝置的訪問。

檔案系統操作

檔案代表相關資訊的集合。計算機可以將檔案儲存在磁碟（輔助儲存器）上，用於長期儲存。儲存介質的示例包括磁帶、磁碟和光碟驅動器（如 CD、DVD）。每種介質都有其自身的屬性，如速度、容量、資料傳輸速率和資料訪問方法。

檔案系統通常組織成目錄，以便於導航和使用。這些目錄可能包含檔案和其他目錄。以下是作業系統在檔案管理方面的主要活動：

• 程式需要讀取或寫入檔案。
• 作業系統允許程式對檔案進行操作。
• 許可權包括只讀、讀寫、拒絕等。
• 作業系統為使用者提供建立/刪除檔案的介面。
• 作業系統為使用者提供建立/刪除目錄的介面。
• 作業系統提供建立檔案系統備份的介面。

通訊

在分散式系統（即不共享記憶體、外圍裝置或時鐘的處理器集合）中，作業系統管理所有程序之間的通訊。多個程序透過網路中的通訊線路相互通訊。

OS 處理路由和連線策略，以及爭用和安全問題。以下是作業系統在通訊方面的主要活動：

• 兩個程序通常需要在它們之間傳輸資料
• 這兩個程序可以位於同一臺計算機上或不同的計算機上，但透過計算機網路連線。
• 通訊可以透過兩種方法實現，要麼透過共享記憶體，要麼透過訊息傳遞。

錯誤處理

錯誤可能隨時隨地發生。錯誤可能發生在 CPU、I/O 裝置或記憶體硬體中。以下是作業系統在錯誤處理方面的主要活動：

• OS 不斷檢查可能的錯誤。
• OS 採取適當的措施以確保計算的正確性和一致性。

資源管理

在多使用者或多工環境中，需要將主記憶體、CPU 週期和檔案儲存等資源分配給每個使用者或作業。以下是作業系統在資源管理方面的主要活動：

• OS 使用排程程式管理所有型別的資源。
• CPU 排程演算法用於更好地利用 CPU。

保護

考慮到一個具有多個使用者和多個程序併發執行的計算機系統，各個程序必須彼此隔離。

保護是指控制程式、程序或使用者訪問計算機系統定義的資源的機制或方法。以下是作業系統在保護方面的主要活動：

• OS 確保所有對系統資源的訪問都受到控制。
• OS 確保外部 I/O 裝置免受無效的訪問嘗試。
• OS 透過密碼為每個使用者提供身份驗證功能。