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Operating System Features |
操作系统管理所有计算机资源，包括硬件资源、软件资源及数据资源，具体有以下4方面的功能：
处理器管理实质上是对处理器执行时间的管理，即如何将CPU真正合理地分配给每个任务，实现对CPU地动态管理。
在多道程序或多用户地情况下，需要解决处理器地分配调度策略、分配实施和资源回收等问题，这就是处理器管理功能。
进程是程序在处理器上的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
处理器管理又称进程管理，在采用多道程序的操作系统中，任何用户程序在系统中都是以进程的形式存在的，各种软硬件资源也都以进程为单位进行分配，这些资源包括CPU时间、内存空间、I/O设备、文件等。
进程和程序不同，程序本身不是进程。程序是一个静态的概念，而进程是一个动态的概念。简单讲，进程是一个执行中的程序，两个进程可能对应于同一个程序，它们所执行的代码虽然相同，但是所处理的数据不同，运行中所占用的软硬件资源也不同。
进程执行时的动态特性决定了进程具有多种状态。事实上，运行中的进程至少具有以下3种基本状态。
（1）就绪状态。
进程已经获得了除处理器以外的所有资源，一旦获得处理器就可以立即执行。
（2）运行状态。
当一个进程获得必要的资源并正在处理器上运行时，此进程所处的状态为运行状态。
（3）等待状态。
又称阻塞状态或睡眠状态。正在执行的进程，由于发生某事件而暂时无法继续执行（如等待输入输出完成），此时进程所处的状态为等待状态。
一般而言，常用的处理器调度算法有如下几种：
（1）先来先服务（First-Come First-Served,FCFS）调度算法
（2）最短作业优先（Shortest Job First,SJF）调度算法
（3）时间片轮转（Round Robin,RR）调度算法
（4）多级队列（Multiple-Level Queue）调度算法
（5）优先级（Priority）调度算法
（6）多级反馈队列（Round Robin with Multiple Feedback）调度算法
操作系统存储管理的主要任务时实现对内存的分配于回收、内存扩充、地址映射、内存保护与共享等功能。
1）内存的分配与0回收
2）内存扩充
3）地址映射
4）内存保护于共享
1）文件和文件夹
（1）文件
（2）文件夹
2）文件系统
操作系统种负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。
文件系统的主要功能包括：管理和调度文件的存储空间，提供文件的逻辑结构、物理结构和存储方法；实现文件从标识到实际地址的映射，实现文件的控制操作和存取操作，实现文件信息的共享并提供可靠的文件保密和保护措施，提供文件的安全措施。
文件系统的实质是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构。
下面以Windows使用的文件系统为例，具体说明几种不同文件系统的区别与应用。
（1）FAT
FAT（File Allocation Table）是文件分配表。它的意义在于对硬盘分区的管理。计算机将信息保存在硬盘上称为“簇”的区域内，簇就是磁盘空间的配置单位。使用的簇越小，保存信息的效率越高。
（2）NTFS
NTFS文件系统是一个基于安全性的文件系统，是Windows NT所采用的独特的文件系统结构，它是建立在保护文件和目录数据的基础上，同时兼顾节省存储资源、减少磁盘占用量的一种先进的文件系统。
NTFS可以支持的MBR分区最大可以达到2TB，GPT（GUID Partition Table，全局唯一标识分区表）分区则无限制。
（3）exFAT
exFAT的全称是Extended File Allocation Table，即扩展文件分配表。它是为解决FAT32不支持4GB及更大的文件而推出的一种适用于闪存的文件系统。
（4）ReFS
ReFS（Resilient File System，弹性文件系统）作为NTFS文件系统的继任者，在Windows 8.1和Windows Server 2012中开始引入，并在Windows 10中得以启用。ReFS与NTFS大部分兼容，主要目的是保持较高的稳定性，能够支持容错，优化大数据量任务并实施自动更正。
为了方便、有效、可靠地完成输入输出操作，操作系统中地“设备管理”模块负责对用户和应用程序的I/O操作进行统一管理。设备管理的任务是完成用户提出的I/O请求，为用户分配I/O设备，提高I/O设备的利用率，方便用户使用I/O设备。设备管理应具备以下功能。
（1）设备分配
按照设备类型和相应的分配算法决定将I/O设备分配给哪一个要求使用该设备的进程。
（2）设备处理
实现CPU和设备控制器之间的通信。
（3）缓冲管理
设置缓冲区的目的是缓和CPU与I/O设备之间速度不匹配的矛盾。
（4）设备独立性
设备独立性又称设备无关性，是指应用程序独立于物理设备。
设备驱动程序是直接于硬件打交道的软件模块，一般有如下特点：
（1）驱动程序是在请求I/O的进程于设备控制器之间的一个通信程序。
（2）驱动程序与I/O设备的特性紧密相关。
（3）驱动程序与I/O控制方式紧密相关。
（4）由于驱动程序与硬件紧密相关，因而其中的一部分程序用汇编语言编写，目前有很多驱动程序，其基本部分已经固化在ROM-BIOS中。