1.4　操作系统的主要功能

本节概览：先建立「操作系统的主要功能」的框架，再依次展开下列小节。

1. 处理机管理功能
2. 存储器管理功能
3. 设备管理功能
4. 文件管理功能
5. 操作系统与用户之间的接口
6. 现代操作系统的新功能

处理机管理的核心是进程。先能创建、撤销、并在运行中改状态；再让多个进程（以及线程）不要互相踩，合作的要按次序，最简单的同步手段是锁；需要交换数据时走进程通信；最后才是调度——传统上分作业调度和进程调度两步。

内存分配要让每道程序有地方住，少留碎片，必要时还能再要空间。无论静态还是动态，这几件事都要管；动态还允运行中再申请、必要时挪位置。

分配之后还须防止越界。每道用户程序只能在自己的内存中执行，不能访问操作系统的代码和数据，也不能进入其他程序不共享的内存空间。没有保护，多道程序会互相修改内存。

物理内存总是不够用。虚拟存储并不把芯片焊大，而是从逻辑上扩充：用户觉得内存比实际大，于是可以同时执行更多程序。要做到这一点，至少要有请求调入（缺了再从外存搬进来）和置换（内存满了把暂时不用的换出去）。下图左边是真正的芯片，虚线框是用户感觉到的容量。

设备管理需同时完成两项任务：完成用户进程的 I/O 请求，以及使 CPU 和设备尽量并行工作、提高 I/O 速度、方便用户使用。为此通常具备四项功能。

文件管理负责管理用户文件和系统文件：既要方便用户使用，又要保证安全性。后续各章将展开讨论，此处先掌握四个要点。

操作系统与用户之间的接口有三种形式：命令接口、作业说明书接口，以及后来的图形用户界面。

为用户程序在执行中访问系统资源而设置，是用户程序取得操作系统服务的唯一途径。 由一组系统调用组成，每一个系统调用都是一个能完成特定功能的子程序。每当应用程序要求OS提供某种服务(功能)时，便调用具有相应功能的系统调用(子程序)。 只有在用汇编语言书写的程序中才能直接使用系统调用。

传统操作系统对处理机、内存、设备和文件进行管理即可满足基本需求。现代操作系统的新功能可归纳为三个方面：面向安全、面向网络、面向多媒体。