操作系统的基本管理功能(五大管理功能和四大分类)

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内容提要：这是一篇超级科普文章。文章依次讲解了电脑操作面板系统的基础概念、进步历程、组成部分、功能和种类。

关键词：电脑 电脑 操作面板系统 Windows UNIX Linux 微软 IBM

（一）电脑操作面板系统的基础概念

在这里。“电脑”包括电子电脑和其它AI智能设备、装置（AI智能手机等）。

在电脑系统。操作面板系统（英语：Operating System。简称OS）是最基础、最重要的基础性系统应用。操作面板系统是管理和控制电脑硬件与应用资源的电脑程序的集合。是直接运行在“裸机”上的最基础的系统应用。所有其它应用都一定在操作面板系统的支持下才能运行。从电脑客户的角度来说。操作面板系统体现为其提供的各项服务；从设计人员的角度来说。操作面板系统是指各种不一样的系统模块和单元之间的联系。

操作面板系统地点在于底层硬件与客户之间。是两者沟通的桥梁和纽带。没有操作面板系统。电脑只是废物。

经历过几十年的进步。电脑操作面板系统已经由刚开始的无脑控制循环体进步变成很繁琐、很超大的电脑应用系统。

电脑操作面板系统的主要功能是资源管理。程序控制和人机交互。

电脑系统的资源可分为设备资源和消息资源两大类。设备资源指的是组成电脑的硬件设备。如中央处理器。主存储器。磁盘存储器。磁带存储器。展现器。键盘输入设备和鼠标。打印机。等等。消息资源指的是存放于电脑内的各种资料。包括文件、程序库、知识库、系统应用和应用应用等。

一些操作面板系统很无脑。例如AI智能设备的操作面板系统、控制系统的嵌入式操作面板系统。一些操作面板系统很繁琐。例如桌面操作面板系统（Windows、macOS等）、超级电脑的操作面板系统（服务器版Linux等）。

AI智能手机实质上是一种微型电脑。手机的操作面板系统往往一般是谷歌google谷歌集团的Android（安卓Android）和苹果集团的苹果iOS。它们也很繁琐。

（二）电脑操作面板系统的进步历程

1939年。在美利坚爱阿华大学诞生了第一台电子电脑。这台电脑并没有很大使用价值。1946年。在美利坚宾夕法尼亚大学诞生了第一台实用的电子电脑。

最开始的电子电脑没有操作面板系统。人们通过各种按钮来控制电脑。后来出现了汇编语言。操作人员通过有孔的纸带将程序输入电脑进行编译。这些将语言内置的电脑就只能由设计人员自己编写程序来运行。

到了1960时代初期。电脑研制者创造了批次处理系统。此系统可将事件的设置、调度、执行序列化。此时此刻。研制者为每一台不一样型号的电脑生产不一样的操作面板系统。

到了1964年。IBM集团在世界上首次推出了一系列用途与价位都不一样的大型电脑IBM System/360。它们都共享代号为OS/360的操作面板系统。让单一操作面板系统适合用来整个系列的业务是System/360成功的关键。为System/360所写的应用应用程序依然应该在现代的IBM机器上执行。

1964年。AT&T集团的贝尔实验室研究了操作面板系统UNIX。这是世界上第一个网络操作面板系统。此操作面板系统在1969年由C语言重写。UNIX适合于作网络操作面板系统。不适合做桌面操作面板系统。UNIX后来派生了很多个发行版：FreeBSD。GNU/Linux、IBM AIX。HP-UX。Solaris。Linux。等等。

随着电脑的核心硬件集成电路的进步。发生了微型电脑。并且快速进步起来。20世纪70时代中期。开始出现了微型机操作面板系统。在1976年。美利坚Digital Research集团推出了第一个微型机操作面板系统：8位的CP/M操作面板系统。这种系统允许客户通过控制台的键盘对系统进行控制和管理。此后的磁盘操作面板系统DOS（Disk Operating System）来源于CP/M。并且有着CP/M的全部功能。

1981年8月12诞生的IBM个体电脑（IBM PC）使用的只是DOS。

1977年4月。美利坚苹果集团最先推出了图形窗口（GUI）操作面板系统。在微型机软件le I上运行。直到1984年。苹果集团才推出图形窗口操作面板系统——MacOS。此操作面板系统与苹果集团的麦金托（Macintosh）电脑捆绑在一起。

1985年。微软集团推出微型机视窗操作面板系统Windows 1.0。该系统没有获取客户普遍应用。1987年12月9日。Windows 2.0发布。

1987年4月2日。操作面板系统OS/2问世。OS/2是IBM集团和微软集团齐心全力研究的。后来。微软集团退出了研究团队。研究精力研究Windows。

1990年5月22日。 Microsoft发布了有着里程碑意义的业务 Windows 3.0。

1991年10月5日。芬兰赫尔辛基大学研究生Linus Torvalds（林纳斯·托瓦兹）研究的Linux问世了。他在因特网络公研究布了源程序代码。Linux适于做网络操作面板系统和大型、巨型电脑的操作面板系统。

1995年8月24日。微软集团推出了Windows 95。微软集团的Windows适合于作桌面操作面板系统。尤其是有着x86架构芯片的微型机。而英特尔集团研制的x86架构芯片微型机就只能用Windows作操作面板系统。这样。就形成了稳泰尔(Wintel)联盟。

1996年4月。微软集团发布网络操作面板系统Windows NT 4.0。面向事件站、网络服务器和大型电脑。微软的最新网络操作面板系统是Windows Server 2019。

2001年10月。微软集团发布Windows XP。

2005年12月23日。IBM宣布不再销售和支持OS/2系统。这样。IBM OS/2与微软Windows的竞争。以OS/2的失败告终。此后。稳泰尔联盟垄断了微型机芯片和操作面板系统的市场。

截至2013年底。微软集团几乎占据了用x86芯片的微型机市场的每一空间。将市场占到了极致。

微软集团最新的桌面操作面板系统是Windows 10。于2014年10月1日发布。新系统的名称从Windows 8跳到Windows10。跃过了数字“9”。

尽管微软的Windows占据桌面版操作面板系统的统治地位20多年。但是。Linux占据了全球网络操作面板系统市场的70%以上。占据了巨型机操作面板系统市场的90%以上。操作面板系统的组成、功能、种类和进步

四个常用操作面板系统

（三）操作面板系统的组成部分和内核

（A）操作面板系统的组成部分

操作面板系统有下列四一大半组成：

一．驱动程序：最底层的、直接控制和监视各类硬件的部分。它们的职责是掩藏硬件的详细细节。并向其它部分提供一个抽象的、都应该用的接口。

二．内核：操作面板系统的内核部分往往一般运行在最高特别权利级。负责提供基础性、结构性的功能。

三．接口库：是一系列特别的程序库。它们的职责在于把系统所提供的基础服务包装成应用应用程序所能够使用的编程接口（API）。这是最靠近应用应用程序的部分。

四．外围：指操作面板系统中除以上三类以外的全部其它部分。往往一般是用来提供特殊超级服务的部件。

并不是全部的操作面板系统都严厉包括上述四一大半。例如。在初期的微软Windows中。各部分耦合程度较深。超级难区分双方。而在使用外核结构的操作面板系统中。则开始没有驱动程序的概念。

操作面板系统中四一大半的不一样布局形成了几种全体结构。常见的结构包括：无脑结构。分层结构。微内核结构。垂直结构。以及虚拟机结构。

（B）操作面板系统的内核结构

内核是操作面板系统的核心。是最基础的构件。内核的结构有下列四种：

一．单内核（Monolithic kernel）。又称为宏内核。单内核结构是操作面板系统中各内核部件杂然混居的形态。该结构始于1960时代。是操作面板系统内核与外围分离时的最开始形态。

二．微内核（Microkernel）。又称为微核心。微内核结构是1980时代发生的。其结构性部件与功能性部件是分离的。

三．混合内核（Hybrid kernel）。像微内核结构。只不过它的组件再多地在核心中运行。以获取更快的执行速度。

四．外内核（Exokernel）。其设计理念是尽可能地减少应用的抽象化。这使得研究者应该专门把小心力研究于硬件的抽象化。

一大半常用操作面板系统选用单内核结构。例如一大半的UNIX、Linux。以及Windows（微软声称Windows NT是基于改良的微内核架构的）。有一些嵌入式操作面板系统使用外核。

（四）电脑操作面板系统的功能

电脑操作面板系统的基础功能是负责管理与配置内存、决定系统资源供需的先后次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等。

电脑操作面板系统主要包括以下五个方面的功能：

一．进程管理

进程管理的任务是进程调度。在单客户单任务的状态下。处理器仅为一个客户的一个任务所独占。进程管理的事件十分无脑。但在多道程序或多客户的状态下。团队多个作业或任务时。就要解决处理器的调度、分配和回收等问题 。处理器可能是一个。也很有可能是多个。不一样类别的操作面板系统将针对不一样状态采取不一样的进程调度策略

二．存储管理

存储管理包括存储分配。存储共享。存储守护 。以及存储扩张。存储管理的主要任务是：分配内存空间。保证各作业占用的存储空间不发生意见不合。并使各作业在自己所属存储区中不互相干涉。

三．设备管理

负责管理各类外围设备。包括分配、启动和故障处理等。当客户使用外部设备时。一定提出要求。待操作面板系统进行统一分配后方可使用。当客户的程序运行到要使用某外设时。由操作面板系统负责驱动外设。操作面板系统还有着处理外设中断请求的实力。

四．文件管理

文件管理是指操作面板系统对消息资源的管理。包括文件存储空间的管理。目录管理 。文件操作管理。以及文件守护。在操作面板系统中。将负责存取的管理消息的部分称为文件系统。文件是在逻辑上有着完美意义的一组有关消息的有序集合。每一个文件都有一个文件名。文件管理支持文件的存储、检索和改写等操作。并且有文件的守护功能。

五．作业管理

每一个客户请求电脑系统完成的一个独立的操作称为一个作业。作业管理包括作业的输入和输出。作业的调度与控制（根据客户的需要控生产业运行的步骤）。

（五）电脑操作面板系统的种类

电脑操作面板系统的种类繁多。各种设备安装的操作面板系统从无脑到繁琐。可分为AI智能卡（IC卡）操作面板系统。传感器节点操作面板系统。嵌入式操作面板系统。24钟头操作面板系统。桌面微型机操作面板系统。网络操作面板系统。大型机、巨型机操作面板系统。等等。

对操作面板系统进行分类。有两种方法：一是根据操作面板系统的功能分类。二是根据操作面板系统的应用领域分类。

（A）根据操作面板系统的功能分类

根据操作面板系统的功能。分别有24钟头系统、批处理系统、分时系统、网络操作面板系统等。

一．24钟头系统

24钟头系统往往一般是指系统应该快速地对外部命令进行响应。在对应的时间里处理问题。协调系统事件。各种电脑控制系统的操作面板系统都是24钟头系统。

二．分时系统

在分时系统。多个客户齐心全力使用一台主机。满足客户的人机交互需要。分时系统有着多路性、独立性、交互性、及时性等优点。这是主机-客户-终端架构的系统。初期的大型机操作面板系统都是这种架构的分时系统。IBM集团的OS/360只是这种系统。

三．批处理系统

批处理系统出现在20世纪60时代。多个客户在终端提交任务。批处理系统根据预定的玩法分期、分批处理各项任务。批处理系统能够提高资源的使用率和系统的吞吐量。IBM集团的OS/360也是一种批处理系统。

四．网络操作面板系统

是向网络电脑提供服务的特别的操作面板系统。网络系统分为服务器和软件。服务器的主要功能是管理服务器和网络上的各种资源和网络设备的共用。软件有着能接收应用服务器所传递的消息的功能。

（B）根据操作面板系统的应用领域分类

根据操作面板系统的应用领域划分。主要有三种：桌面操作面板系统、服务器操作面板系统和嵌入式操作面板系统。

一．桌面操作面板系统

桌面操作面板系统主要用来个体电脑（微型机）上。个体电脑市场从硬件架构上来说主要分为两大阵营。PC机与Mac机；从应用上来说主要分为两大类。Windows操作面板系统和类UNIX操作面板系统：

1、微软集团Windows操作面板系统：Windows XP。Windows ME。Windows 8。Windows 10。等等。

2、类UNIX操作面板系统：Mac OS X。以及Linux各种发行版（如RedHat、Debian、Ubuntu、openSUSE。Fedora等）。

二．服务器操作面板系统　

服务器操作面板系统往往一般指的是安装在大型电脑上的操作面板系统。例如Web服务器、应用服务器和资料库服务器等。服务器操作面板系统主要有下列三大类：

1、UNIX系列：FreeBSD。SUN Solaris。IBM AIX。HP-UX。等等。

2、Linux系列：GNU/Linux。RedHat Linux。Debian。Ubuntu。等等。

3、Windows系列：Windows NT。Windows Server 2003。Windows Server 2008。Windows Server 2019。

三．嵌入式操作面板系统

嵌入式系统是以应用为中心。以电脑技术为基础。能够根据客户要求(功能、可靠性、成本、体积、功耗、环境等)灵巧裁剪应用硬件模块的专用电脑系统。

嵌入式系统由硬件和应用组成。嵌入式系统的应用包括操作面板系统、中间件和应用应用程序。嵌入式系统的硬件包括信号处理器、存储器、通信模块（输入输出接口）等。

嵌入式操作面板系统（Embedded Operating System。EOS）是指用来嵌入式系统的操作面板系统。该系统负责嵌入式系统的全部应用、硬件资源的分配。任务调度。控制、协调系统的节日。

嵌入式系统广泛地应用在生活、生产的各个方面。从便携式设备到大型特殊设施。如手机、平板电脑、数码相机、家用必备电器、医疗设备、交通灯、航空电子设备和工厂控制设备。等等。繁琐的嵌入式系统安装有24钟头操作面板系统。

在嵌入式领域常用的操作面板系统有μC/OS-III、嵌入式Linux、Windows Embedded、VxWorks等。

在AI智能手机或平板电脑等花钱电子业务使用的嵌入式操作面板系统。有Android、苹果iOS、Symbian、Windows Phone、BlackBerry OS。以及华为集团的鸿蒙系统（HarmonyOS）。

某些状态下。嵌入式系统的OS（操作面板系统）指的是一个内置了特殊应用应用的巨大多功能程序。在超级多最无脑的嵌入式系统中。所谓的OS只是指其上唯一的应用应用程序。

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