Ett operativsystem (OS) ger ett stabilt och konsekvent sätt för applikationer att interagera med hårdvara genom att fungera som mellanhand och abstrahera komplexiteten i den underliggande hårdvaran. Det uppnår detta genom flera viktiga mekanismer:
1. Hårdvaruabstraktionslager (HAL): OS inkluderar en HAL som ligger mellan applikationsprogramvaran och hårdvaran. Detta lager presenterar ett standardiserat gränssnitt till applikationerna, oavsett de specifika hårdvarukomponenterna som används. Applikationer gör förfrågningar till operativsystemet genom detta standardiserade gränssnitt, och OS översätter sedan dessa förfrågningar till de specifika instruktioner som behövs för att kontrollera den specifika hårdvaran. Detta innebär att en applikation skriven för en typ av hårddisk, till exempel, kommer att fungera med en annan typ utan modifiering, så länge operativsystemet har förare för båda.
2. enhetsdrivare: Dessa är specialiserade mjukvarumoduler som fungerar som översättare mellan OS och enskilda hårdvaruenheter (skrivare, tangentbord, grafikkort etc.). Varje drivrutin förstår de specifika egendomarna och kommandona för en viss enhetstyp. OS använder dessa drivrutiner för att kommunicera med hårdvaran och skyddar applikationen från komplexiteten i enhetsspecifika kommunikationsprotokoll.
3. virtualisering: OS skapar en virtualiserad miljö för applikationer och presenterar dem en förenklad bild av systemresurserna. Detta inkluderar virtuellt minne, som hanterar hur applikationer får åtkomst till RAM, och virtuella processorer, som gör det möjligt för flera applikationer att dela CPU:s bearbetningskraft till synes samtidigt. Denna abstraktion förhindrar applikationer från att störa varandra eller direkt åtkomst till och korrupta hårdvara.
4. Avbrott och undantagshantering: När hårdvaruenheter behöver uppmärksamhet (t.ex. en tangentpress, ett nätverkspaketankomst) utlöser de avbrott. OS avlyssnar dessa avbrott, identifierar källan och hanterar sedan händelsen på lämpligt sätt. Detta förhindrar att applikationer behöver ständigt pollare hårdvara för förändringar, förbättra effektiviteten och stabiliteten. OS hanterar också undantag (fel) som härrör från hårdvara eller mjukvarufel, vilket förhindrar systemkrascher och dataförlust.
5. Filsystem: OS hanterar filer och lagring och ger ett konsekvent och bärbart sätt för applikationer att åtkomst och manipulera data på olika lagringsenheter (hårddiskar, SSD:er, USB -enheter). Applikationer behöver inte veta detaljer på låg nivå om hur data fysiskt lagras på disken; De interagerar helt enkelt med filsystemet.
Sammanfattningsvis fungerar operativsystemet som en buffert, förenkla hårdvaruåtkomst och hantera resurser för applikationer. Denna abstraktion ger flera fördelar:
* Portabilitet: Program kan köras på olika hårdvaruplattformar utan modifiering, så länge operativsystemet är tillgängligt på dessa plattformar.
* stabilitet: OS skyddar applikationer från hårdvarufel och inkonsekvenser.
* Säkerhet: OS kontrollerar tillgången till hårdvaruresurser, förhindrar att applikationer stör varandra eller får åtkomst till obehöriga resurser.
* Effektivitet: OS hanterar hårdvaruresurser effektivt och säkerställer att applikationer har tillgång till de resurser de behöver.
Utan ett operativsystem skulle applikationer behöva skrivas med intim kunskap om varje hårdvarukomponent och dess specifika kommandon, vilket gör utvecklingen mycket mer komplex, tidskrävande och felbenägna. OS eliminerar denna börda, vilket gör att utvecklare kan fokusera på applikationens funktionalitet snarare än på låg nivå hårdvaruinteraktioner.
