2.1 · 操作系統
目標： 描述 OS 的主要功能並比較常見 OS。
OS 做什麼 —— 六項核心
| 功能 | 幹什麼 | 例子 |
|---|---|---|
| 進程管理 | 調度並切換程序 | 同時跑 Chrome + Word + 音樂播放器 |
| 記憶體管理 | 分配 RAM，必要時換到磁碟 | 標籤多過 RAM 時把最舊的換出 |
| 文件管理 | 維護目錄、權限、可用空間 | 把文件存到 D:\projects\ |
| 設備管理 | 透過驅動與硬件對話 | 列印任務發給列印機驅動 |
| 用户與安全管理 | 登錄、密碼、權限 | 標準用户 vs 管理員 |
| 用户介面 (UI) | GUI 或 CLI | Windows 桌面 vs Linux 終端 |
沒有這些，硬件就是一個無用盒子。
常見操作系統
| OS | 典型用户 | 備註 |
|---|---|---|
| Microsoft Windows | 桌面、辦公、遊戲玩家 | 閉源，PC 市場 ~75% |
| macOS | 蘋果 Mac 用户 | 基於 Unix |
| Linux 發行版（Ubuntu、Debian、Fedora） | 開發者、服務器、超算 | 開源、免費 |
| Android | 智能手機、平板 | Linux 內核 + Google 棧 |
| iOS / iPadOS | iPhone、iPad | 閉源，硬件緊密集成 |
| Chrome OS | 輕型筆電、教育 | 以瀏覽器為中心，更新快 |
| 嵌入式 OS（如 FreeRTOS、VxWorks） | IoT 設備、汽車、衞星 | 佔用小，確定性 |
多任務 vs 多用户 vs 多處理
| 術語 | 含義 |
|---|---|
| 多任務 | 一 CPU、多個程序分時（快速切換） |
| 多用户 | 一台機器多用户登錄（分時或遠程） |
| 多處理 | 多 CPU / 核心真正並行 |
現代 OS 三者皆支持。
GUI vs CLI
| 特性 | GUI | CLI |
|---|---|---|
| 新手 | 簡單 | 學習曲線陡 |
| 高手 | 重複任務慢 | 配腳本最快 |
| 資源佔用 | 重 | 極小 |
| 自動化 | 受限 | 極佳（shell 腳本） |
現代 OS 多數兩者皆有。
考試式題目
題（4 分）： 概述操作系統的四個功能，並解釋為何 OS 是同時執行多個應用所必需的。
參考答案：
- 進程管理 —— 調度 CPU 時間讓多個應用併發執行。
- 記憶體管理 —— 在進程間分配並保護 RAM。
- 文件管理 —— 提供目錄、權限和統一文件 API。
- 設備管理 —— 透過驅動與外設通訊。
沒有 OS，每個應用要直接對硬件並管理自己的記憶體；兩個 App 搶同一資源（如喇叭）會衝突。OS 仲裁讓用户同時跑 Chrome、Word 與音樂播放器，無需手動協調。
關鍵要點
- OS = 進程 + 記憶體 + 文件 + 設備 + 安全 + UI。
- 多家：Windows、macOS、Linux、Android、iOS、Chrome OS、嵌入式。
- 多任務、多用户、多處理今天共存。
➡️ 下一節：2.2 實用程序與驅動