2.1 · 操作系统
目标： 描述 OS 的主要功能并比较常见 OS。
OS 做什么 —— 六项核心
| 功能 | 干什么 | 例子 |
|---|---|---|
| 进程管理 | 调度并切换程序 | 同时跑 Chrome + Word + 音乐播放器 |
| 内存管理 | 分配 RAM，必要时换到磁盘 | 标签多过 RAM 时把最旧的换出 |
| 文件管理 | 维护目录、权限、可用空间 | 把文件存到 D:\projects\ |
| 设备管理 | 透过驱动与硬件对话 | 打印任务发给打印机驱动 |
| 用户与安全管理 | 登录、密码、权限 | 标准用户 vs 管理员 |
| 用户界面 (UI) | GUI 或 CLI | Windows 桌面 vs Linux 终端 |
没有这些，硬件就是一个无用盒子。
常见操作系统
| OS | 典型用户 | 备注 |
|---|---|---|
| Microsoft Windows | 桌面、办公、游戏玩家 | 闭源，PC 市场 ~75% |
| macOS | 苹果 Mac 用户 | 基于 Unix |
| Linux 发行版（Ubuntu、Debian、Fedora） | 开发者、服务器、超算 | 开源、免费 |
| Android | 智能手机、平板 | Linux 内核 + Google 栈 |
| iOS / iPadOS | iPhone、iPad | 闭源，硬件紧密集成 |
| Chrome OS | 轻型笔电、教育 | 以浏览器为中心，更新快 |
| 嵌入式 OS（如 FreeRTOS、VxWorks） | IoT 设备、汽车、卫星 | 占用小，确定性 |
多任务 vs 多用户 vs 多处理
| 术语 | 含义 |
|---|---|
| 多任务 | 一 CPU、多个程序分时（快速切换） |
| 多用户 | 一台机器多用户登录（分时或远程） |
| 多处理 | 多 CPU / 核心真正并行 |
现代 OS 三者皆支持。
GUI vs CLI
| 特性 | GUI | CLI |
|---|---|---|
| 新手 | 简单 | 学习曲线陡 |
| 高手 | 重复任务慢 | 配脚本最快 |
| 资源占用 | 重 | 极小 |
| 自动化 | 受限 | 极佳（shell 脚本） |
现代 OS 多数两者皆有。
考试式题目
题（4 分）： 概述操作系统的四个功能，并解释为何 OS 是同时运行多个应用所必需的。
参考答案：
- 进程管理 —— 调度 CPU 时间让多个应用并发运行。
- 内存管理 —— 在进程间分配并保护 RAM。
- 文件管理 —— 提供目录、权限和统一文件 API。
- 设备管理 —— 透过驱动与外设通讯。
没有 OS，每个应用要直接对硬件并管理自己的内存；两个 App 抢同一资源（如喇叭）会冲突。OS 仲裁让用户同时跑 Chrome、Word 与音乐播放器，无需手动协调。
关键要点
- OS = 进程 + 内存 + 文件 + 设备 + 安全 + UI。
- 多家：Windows、macOS、Linux、Android、iOS、Chrome OS、嵌入式。
- 多任务、多用户、多处理今天共存。
➡️ 下一节：2.2 实用程序与驱动