O sistema operacional (OS) interage com os programas de várias maneiras importantes, principalmente por meio de um conjunto de serviços e mecanismos que permitem que os programas executem e acessem os recursos do sistema. Essas interações podem ser amplamente categorizadas:
1. Gerenciamento de processos: *
Criação e rescisão: O sistema operacional é responsável pela criação de novos processos (instâncias de programas de execução) e encerrá -los quando terminar ou encontrar erros. Isso envolve alocar recursos como memória e atribuir um ID de processo.
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agendamento: O agendador do sistema operacional determina qual processo usa a CPU a qualquer momento, gerenciando fatias de tempo de execução para permitir que vários programas sejam executados simultaneamente (mesmo em um processador de núcleo único através do tempo de tempo).
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Comutação de contexto: Quando o agendador alterna entre os processos, o sistema operacional salva o estado atual de um processo (registros, ponteiros de memória etc.) e carrega o estado do próximo processo. Isso permite multitarefa eficiente.
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Comunicação entre processos (IPC): O sistema operacional fornece mecanismos (tubos, soquetes, memória compartilhada, filas de mensagens) que permitem que diferentes processos comuniquem e trocam dados.
2. Gerenciamento de memória: *
alocação e desalocação: O sistema operacional aloca a memória para processar quando for criado e o negocia quando terminar. Ele gerencia a memória virtual, permitindo que os processos acessem mais memória do que está fisicamente disponível trocando as páginas de e para o disco.
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Proteção: O sistema operacional garante que os processos não interfiram nos espaços de memória um do outro, impedindo acidentes e vulnerabilidades de segurança. Isso é crucial para estabilidade e segurança.
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Paging and Segmentation: Essas técnicas permitem que o sistema operacional gerencie com eficiência a memória, dividindo -a em unidades menores e gerenciáveis.
3. Gerenciamento do sistema de arquivos: *
Acesso ao arquivo: Os programas solicitam acesso aos arquivos por meio de chamadas do sistema. O sistema operacional lida com a localização dos arquivos no disco, gerenciando permissões de acesso e transferindo dados entre o programa e o disco.
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Gerenciamento de diretório: O sistema operacional gerencia a organização de arquivos e diretórios no sistema de arquivos.
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metadados do arquivo: O sistema operacional mantém metadados sobre arquivos (tamanho, data de criação, permissões etc.).
4. Gerenciamento de entrada/saída (E/S): *
Drivers de dispositivo: O sistema operacional usa drivers de dispositivo para se comunicar com dispositivos de hardware (teclado, mouse, unidades de disco, interfaces de rede). Os programas interagem com o sistema operacional, que por sua vez interage com os drivers para executar operações de E/S.
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buffer: O sistema operacional geralmente usa buffers para melhorar a eficiência de E/S, transferindo dados em pedaços maiores.
5. Chamadas do sistema: Esta é a interface principal entre um programa e o sistema operacional. As chamadas do sistema são solicitações feitas por um programa ao sistema operacional para serviços específicos. Essas solicitações são normalmente tratadas pelo kernel do sistema operacional. Exemplos incluem:
* `Open ()` - Abra um arquivo.
* `read ()` - Leia os dados de um arquivo ou dispositivo.
* `write ()` - Escreva dados em um arquivo ou dispositivo.
* `Fork ()` - Crie um novo processo.
* `Exit ()` - encerrar um processo.
Mecanismo: A interação geralmente acontece através de uma interface bem definida, geralmente envolvendo chamadas de sistema invocadas através de interrupções ou armadilhas de software. Quando um programa precisa de um serviço de sistema operacional, ele faz uma chamada de sistema. O kernel do sistema operacional assume o controle, executa o serviço solicitado e retorna o controle do programa. Essa interação controlada garante a estabilidade do sistema e impede que os programas acessem diretamente os recursos de hardware ou de outros processos sem autorização.
Em resumo, o sistema operacional atua como um intermediário entre os programas e o hardware subjacente, fornecendo um ambiente estável, seguro e eficiente para execução do programa e gerenciamento de recursos. O sistema operacional lida com todos os detalhes de baixo nível, libertando programas de ter que lidar com essas complexidades.
