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第 11 屆 iThome 鐵人賽

DAY 7
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自我挑戰組

非本科系也能懂和該懂得作業系統系列 第 7

Day 7 - Operating System Services

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前面講述了作業系統的一些機制,以及在歷史上的演進,今天我想要再次來談談什麼是作業系統,前面說到作業系統是一個中介層,介於硬體與應用程式之間,作業系統在某些層面也像是一套軟體,提供很多服務的軟體,作業系統發展了多年,基本上所提供的服務模式已經定型。

在這邊我想輕鬆的描述作業系統所提供的Service:

  • User interface(使用者介面):把對硬體的操作包裝成介面給使用者用,比如說我們將一個檔案從A硬碟拷貝到B硬碟,我們不需要去想辦法操控硬碟的磁頭,而是只要透過作業系統的介面將檔案移動過去就行。使用者介面分為兩種-CLI(Command-Line Interface命令列介面)與GUI(Graphical User Interface 圖形使用者介面),基本上大眾所使用的都是GUI,有漂亮的圖示和方便的操作介面,也是過去Microsoft的崛起的原因;而CLI則是透過英文指令去對作業系統下操作,駭客電影中畫面都是黑底然後一片英文字就是透過CLI在對系統下指令,想像一下如果有個駭客還在control-C + control-V拷貝檔案看起來多菜啊。
  • Program Execution:作業系統是個平台,可以讓許多的程式在他之上執行,小至踩地雷,大至在作業系統上面再跑一個作業系統的虛擬機,都是在作業系統上面執行的程式。
  • I/O Operations:我相信幾乎99%的程式都是,使用者input進得去、對的ouput出得來,工程師發大財,最早期的input和ouput都是透過卡片的方式,把卡片插入電腦裡後執行,最後輸出的結果也是卡片,有興趣的朋友可以在「微軟英雄」這部電影中看到這樣的場景。而現代的input最多的就是鍵盤、滑鼠,輸出則像是螢幕印表機之類的,我們只要灌好作業系統後螢幕就會圖案出來,也是其一的服務
  • File-system manipulation:印象中是我國小四年級的時候上電腦課,我先建立一個資料夾後複製,然後不斷地貼上,貼到老師把螢幕切走之後還是一直貼,然後儲存空間就滿了,我善用作業系統的file-system service讓我在電腦課打發時間。我們在電腦上對各種檔案的操作,包括複製、移動、重新命名還有資料夾結構的管理,都是由作業系統的file-system所提供。
  • Communication:這一塊的服務比較難以具體的操作方式去描述,當我們在把Program執行起來時,可能會跑一到多支的Process,而這些Process會需要有資料交換或者同步的情況發生,舉一個我自認為普及性很高的遊戲-楓之谷來說,當執行MapleStory.exe,就還要跑Nexon和beanfun的應用程式,我猜測中間可能有做一些帳號的安全性驗證等等,有不同程式的交流。
  • Error detection:或多或少在執行程式的時候會跑出一些錯誤訊息,有的可能是軟體沒寫好,有的可能是少了一些其他的驅動或者函式庫,雖然工程師都討厭Error被抓出來說要改,但其實更可怕的事Error沒有被找出來,作業系統會偵測錯誤,來保護系統和硬體設備。
  • Resource allocation:資源調配是非常重要的一環,畢竟硬體資源有限,如何去調配資源在刀口上,讓使用者不會因為多執行幾個程式就開始覺得又卡又當,或者保護程式不會因為資源不足而直接crash掉。
  • Accounting:OS需要知道大家的使用有多少,避免某些程式打開大量的檔案來拖累整體的速度。
  • Protection and security:作業系統會保護執行的程式和使用者的安全性,除了避免有漏洞被惡意程式去攻擊以外,幾乎每個作業系統都會有帳號的概念,有權限、密碼來保護整個系統(小時候最痛恨被姊姊鎖密碼,直到發現安全模式可以登入administrator把密碼取消掉,但因為密碼被移除掉所以還是被發現了)

列完了作業系統的服務,也稍微分享我自己在使用上的心得和經驗,真心覺得汗顏,也真心佩服寫出這麼完整系統架構的作業系統工程師。

(喔對了,其實我沒看過微軟英雄,卡片的事情是聽學長說的,還請各位客倌幫我查証)


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