Das Betriebssystem (OS) interagiert mit Programmen auf verschiedene wichtige Weise, vor allem über eine Reihe von Diensten und Mechanismen, die es den Programmen ermöglichen, Systemressourcen auszuführen und zugreifen zu können. Diese Interaktionen können weitgehend kategorisiert werden:
1. Prozessmanagement:
* Schöpfung und Beendigung: Das Betriebssystem ist dafür verantwortlich, neue Prozesse (Instanzen des Ausführens von Programmen) zu erstellen und sie zu beenden, wenn sie fertig sind oder auf Fehler stoßen. Dies beinhaltet die Zuteilung von Ressourcen wie Speicher und das Zuweisen einer Prozess -ID.
* Planung: Der Scheduler des Betriebssystems stellt fest, welcher Prozess die CPU zu einem bestimmten Zeitpunkt verwendet und die Ausführungszeitscheiben verwaltet, damit mehrere Programme gleichzeitig ausgeführt werden können (auch bei einem Einzelkernprozessor über Zeitverstreben).
* Kontextumschaltung: Wenn der Scheduler zwischen den Prozessen wechselt, speichert das Betriebssystem den aktuellen Zustand eines Prozesses (Register, Speicherzeiger usw.) und lädt den Status des nächsten Prozesses. Dies ermöglicht effizientes Multitasking.
* Kommunikation zwischenprozess (IPC): Das Betriebssystem bietet Mechanismen (Rohre, Sockel, gemeinsamer Speicher, Nachrichtenwarteschlangen), mit denen verschiedene Prozesse kommunizieren und austauschen können.
2. Speicherverwaltung:
* Zuweisung und Deallokation: Das Betriebssystem verteilt den Prozessen Speicher, wenn sie erstellt werden, und täuscht ihn bei, wenn sie fertig sind. Es verwaltet den virtuellen Speicher, sodass Prozesse auf mehr Speicher zugreifen können, als physikalisch verfügbar ist, indem Seiten auf und von der Festplatte ausgetauscht werden.
* Schutz: Das Betriebssystem stellt sicher, dass Prozesse die Speicherbereiche des anderen nicht beeinträchtigen und Abstürze und Sicherheitsanfälligkeiten verhindern. Dies ist entscheidend für Stabilität und Sicherheit.
* Paging und Segmentierung: Diese Techniken ermöglichen es dem Betriebssystem, den Speicher effizient zu verwalten und ihn in kleinere, überschaubare Einheiten aufzuteilen.
3. Dateisystemverwaltung:
* Dateizugriff: Programme fordern den Zugriff auf Dateien über Systemaufrufe an. Das Betriebssystem kümmert sich um die Suche nach den Dateien auf der Festplatte, das Verwalten von Zugriffsberechtigungen und das Übertragen von Daten zwischen dem Programm und der Festplatte.
* Verzeichnismanagement: Das Betriebssystem verwaltet die Organisation von Dateien und Verzeichnissen innerhalb des Dateisystems.
* Dateimetadaten: Das Betriebssystem unterhält Metadaten über Dateien (Größe, Erstellungsdatum, Berechtigungen usw.).
4. Eingabe/Ausgabe (I/O) Management:
* Geräte -Treiber: Das Betriebssystem verwendet Geräte -Treiber, um mit Hardware -Geräten (Tastatur, Maus, Festplatten, Netzwerkschnittstellen) zu kommunizieren. Programme interagieren mit dem Betriebssystem, was wiederum mit den Treibern interagiert, um E/A -Operationen auszuführen.
* Pufferung: Das Betriebssystem verwendet häufig Puffer, um die Effizienz der E/A zu verbessern und Daten in größeren Stücken zu übertragen.
5. Systemaufrufe:
Dies ist die primäre Schnittstelle zwischen einem Programm und dem Betriebssystem. Systemanrufe sind Anfragen, die von einem Programm zum Betriebssystem für bestimmte Dienste gestellt werden. Diese Anfragen werden normalerweise vom OS -Kernel behandelt. Beispiele sind:
* `open ()` - Öffnen Sie eine Datei.
* `read ()` - Lesedaten aus einer Datei oder einem Gerät.
* `write ()` - Schreiben Sie Daten in eine Datei oder ein Gerät.
* `fork ()` - Erstellen Sie einen neuen Prozess.
* `exit ()` - einen Prozess beenden.
Mechanismus:
Die Interaktion erfolgt normalerweise durch eine gut definierte Schnittstelle, bei der häufig Systemaufrufe beteiligt sind, die über Software-Interrupts oder -Fallen aufgerufen werden. Wenn ein Programm einen Betriebssystemdienst benötigt, ruft ein System auf. Der OS -Kernel übernimmt dann die Kontrolle, führt den angeforderten Dienst aus und gibt die Kontrolle über das Programm zurück. Diese kontrollierte Interaktion sorgt für die Systemstabilität und verhindert, dass Programme ohne Genehmigung direkt auf Hardware oder Ressourcen anderer Prozesse zugreifen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Betriebssystem als Vermittler zwischen Programmen und der zugrunde liegenden Hardware fungiert und eine stabile, sichere und effiziente Umgebung für die Programmausführung und das Ressourcenmanagement bietet. Das Betriebssystem kümmert sich um alle Details auf niedriger Ebene und befreit Programme von solchen Komplexitäten.
