如您所知，操作系统负责计算机系统的功能。为此，它执行了这三大类活动-

• 基本功能-确保最佳有效地利用资源

• 监视功能-监视和收集与系统性能有关的信息

• 服务功能-为用户提供服务

让我们看看与这些活动相关的一些最重要的功能。

处理器管理

管理计算机的CPU以确保其最佳利用率称为处理器管理。管理处理器基本上涉及为需要完成的任务分配处理器时间。这称为作业调度。必须按照以下方式安排作业：

• CPU利用率最高
• 周转时间(即完成每个作业所需的时间)最短
• 等待时间最短
• 每个作业都获得最快的响应时间
• 实现最大吞吐量，其中吞吐量是完成每个任务所需的平均时间

操作系统完成作业调度有两种方法-

• 抢先调度
• 非抢占式调度

抢占式调度

在这种类型的调度中，可以在当前作业完成之前调度要由处理器完成的下一个作业。如果出现更高优先级的作业，则可以强制处理器释放当前作业并处理下一个作业。有两种使用抢先式调度的调度技术-

• 循环调度-定义了一个小的时间单位，称为时间片，每个程序一次只能获得一个时间片。如果在此期间未完成，则必须在最后加入作业队列，并等待所有程序获得一个时间片。这样做的好处是所有程序都有平等的机会。不利的一面是，如果程序在时间片结束之前完成了执行，则CPU将在其余时间段内处于空闲状态。

• 响应率调度-响应率定义为

  $$ \ frac {已用\：时间} {执行\：时间\：收到} $$

  响应时间较短的作业具有较高的优先级。因此，即使较大的程序要比较短的程序更早请求，也可能要等待。这提高了CPU的吞吐量。

非抢占式调度

在这种类型的调度中，仅在当前作业完成后才做出作业调度决策。作业永远不会中断，以优先级更高的作业。使用非抢占式调度的调度技术是-

• 先到先服务调度-这是最简单的技术，首先完成第一个引发请求的程序。

• 最短的作业下次调度-在这里调度需要最少时间执行的作业。

• 截止时间排定–截止时间最早的作业将排定在下一次执行。

内存管理

调节计算机内存并使用优化技术增强整体系统性能的过程称为内存管理。内存空间在现代计算环境中非常重要，因此内存管理是操作系统的重要角色。

如您所知，计算机具有两种类型的内存-primary和secondary 。主内存速度快但价格昂贵，而辅助内存价格便宜但速度较慢。操作系统必须在两者之间取得平衡，以确保不会因主内存少而损害系统性能，或者不会因主内存过多而导致系统成本上升。

需要高效地存储，访问和检索输入和输出数据，用户指令以及程序执行所需的临时数据，以提高系统性能。接受程序请求后，操作系统会根据要求为其分配主存储区和辅助存储区。执行完成后，分配给它的内存空间将被释放。操作系统使用许多存储管理技术来跟踪所有已分配或可用的存储空间。

连续存储分配

这是最简单的存储空间分配技术，其中将连续的内存位置分配给每个程序。操作系统必须在分配之前估算完成整个过程所需的内存量。

非连续存储分配

顾名思义，程序和相关数据不必存储在连续的位置。该程序分为较小的组件，每个组件存储在单独的位置。一个表记录了该程序每个组件的存储位置。当处理器需要访问任何组件时，OS使用此分配表提供访问权限。

在现实生活中，主存储空间可能不足以存储整个程序。在这种情况下，操作系统将利用虚拟存储技术，其中程序物理上存储在辅助内存中，但似乎存储在主内存中。这在访问程序组件时引入了微小的时间滞后。虚拟存储有两种方法-

• 程序分页-程序分为固定大小的页并存储在辅助存储器中。这些页面被赋予从0到n的逻辑地址或虚拟地址。页表将逻辑地址映射到物理地址，该物理地址用于在需要时检索页面。

• 程序分段-程序分为称为段的逻辑单元，分配的逻辑地址从0到n，并存储在辅助存储器中。段表用于将段从辅助存储器加载到主存储器。

操作系统通常使用页面和程序分段的组合来优化内存使用。大型程序段可能会分成几页，或者一个以上的小段可能会存储为一个页面。

文件管理

数据和信息以文件形式存储在计算机上。管理文件系统以使用户能够安全正确地保存其数据是操作系统的一项重要函数。通过OS管理文件系统称为文件管理。需要文件管理为这些文件相关活动提供工具-

• 创建用于存储数据的新文件
• 更新中
• 分享
• 通过密码和加密保护数据
• 系统出现故障时进行恢复

设备管理

通过操作系统实施，操作和维护设备的过程称为设备管理。操作系统使用称为设备驱动程序的实用程序软件作为设备的接口。

当许多进程访问设备或请求访问设备时，OS会以在所有进程之间有效共享设备的方式来管理设备。通过系统调用接口(操作系统提供的编程接口)处理访问设备。