操作系统如何管理计算机硬件?

操作系统充当用户和计算机硬件之间的接口。它是一个执行基本任务的软件,如输入、输出、磁盘管理、控制外围设备等。

Windows、Linux 等是操作系统的一些示例。

操作系统的任务

这些是操作系统有效管理系统硬件的一些重要任务,如下所示 -

内存管理

内存管理是指对每个执行进程驻留在主内存中的主内存进行管理。操作系统跟踪内存,在进程之间分配内存,并在进程不需要内存时释放内存。

设备管理

操作系统可以使用驱动程序在设备之间进行通信,以便有效地使用设备,操作系统跟踪设备,然后根据进程发出的请求将这些设备分配和解除分配给不同的进程。

处理器管理

与内存和设备一样,管理处理器是操作系统的重要任务之一。它将处理器分配给主内存中的不同进程,因此操作系统使用一些调度算法,例如先来先服务、优先级调度、最短作业优先等。

文件管理

操作系统还跟踪计算机的文件系统,通常文件系统分为操作系统可以处理的目录。

输入/输出

I/O 管理是操作系统的重要任务之一。操作系统管理 IO 设备,如鼠标、键盘、打印机、显示器、LED 等。

I/O 设备可以有以下两种类型 -

  • 同步 I/O - 在这里,CPU 等待 I/O 设备

  • 异步 I/O - 在这里,CPU 执行与 IO 设备并行发生。

操作系统帮助处理器与 IO 设备进行通信。这些通信是特殊指令 I/O、内存映射 I/O、直接内存访问。

风扇和冷却

在计算机系统中,重要的硬件组件之一是冷却系统。CPU 风扇可帮助 CPU 避免过热。过热有时会对 CPU 造成永久性损坏。操作系统在与 CPU 和风扇进行通信方面发挥作用,这有助于确保系统保持凉爽。这个过程也由主板的内部控制完成,称为 BIOS,并且可以被操作系统中运行的应用程序覆盖。

联网

网络在分布式系统环境中扮演着重要的角色,其中一组处理器可以是内存、硬件设备或时钟。处理器仅在网络的帮助下相互通信。