操作系統——ICT 應該點樣溫?

Willis WAN, Chun Yu | 2023-07-03

甚麼是操作系統?
What is an Operating System?

操作系統(Operating System;OS)是系統軟件(System Software)的一種。它負責在開機後管理電腦的各部件,以及與用戶溝通。

在電腦通電後,基本輸入輸出系統(Basic Input/Output System;BIOS)會對電腦的各部件進行低層的檢查(即通電自檢查 Power-on Self-Test;POST)。如果 POST 成功的話,BIOS 會按照其設定尋找儲存在輔助儲存器(Secondary Storage)上的操作系統,並把電腦的操控權交給操作系統。

情形就好像飛機(硬件)在飛行前,會交給檢查員進行仔細檢查(POST)。檢查結果為安全時,機師(操作系統)便可以操作該飛機,把乘客或貨物帶到目的地(電腦的通用目的)。

操作系統的功能
Functions of Operating Systems

現今的操作系統有很多不同功能,但是這些功能可以被分成三類——

  • 提供用戶界面
  • 管理電腦軟件
  • 管理電腦硬件及數據

提供用戶界面
Provision of User Interface

不同的操作系統會提供不同類型的用戶界面。用戶界面分為兩種——

  • 命令行界面(Command-line Interface;CLI): 顯示器會主要顯示文字作為輸出,以用戶必須使用鍵盤輸入命令以操作電腦。
  • 圖像用戶界面(Graphical User Interface;GUI):顯示器會顯示圖形及文字作為輸出。用戶可以使用滑鼠(或其它定點設備)及鍵盤操作電腦。
用戶界面類型CLIGUI
好處可以透過輸入簡短命令以操作電腦,以提升操作效率無需學習各操作指令,學習操作電腦需時更短
壞處需要學習不同的命令才能操作電腦透過點擊操作或會降低操作效率
控制例子輸入命令 mkdir code右擊 → 建立新資料夾 → 更改名稱為 code

管理電腦硬件及數據
Hardware and Data Management

不同的電腦會有不同的硬件。操作系統會負責管理電腦的不同硬件,包括 CPU、RAM、硬碟、周邊設備等。這裏的「管理」,指的是不同的硬件會如何被操作系統所利用。例如,操作系統會判斷何時向打印機傳輸打印的數據,並指示該打印機進行打印。

管理電腦軟件
Software Management

操作系統也會管理電腦上的軟件。操作系統會判斷何時把軟件加載到 RAM ,以及何時會交給 CPU 執行。

要記得這三個論點,其實不困難——首先,記得用戶會跟 (1) 應用軟件及 (2) 用戶界面進行互動。另外,應用軟件需要安裝在 (3) 硬件之上。操作系統就像一個侍應為我們提供這些服務就是了。

操作系統的分類
Categories of Operating System

電腦可以安裝不同的操作系統。要把這些操作系統作為分類,我們可以透過該操作系統的 (1) 軟件准用證及 (2) 目標設備作為分類。

以軟件准用證作為分類
Categorised by Software Licence

大部分的操作系統都是專有軟件(Proprietary Software),意味着我們需要付費才能使用該操作系統。但是,也有一些操作系統是以免費且開源(Free and Open-sourced)的形式發布。我們在使用這些操作系統便不需要付款了。免費且開源的操作系統例子有 Ubuntu Linux 及 FreeBSD 等。

以目標設備作為分類
Categorised by Target Devices

另外,不同的操作系統是為不同類型的設備設計的。例如,為智能手機設計的操作系統大多會集中於平衡用電與效能上。而為可穿戴式裝置設計,可能便會有不同的用戶界面或管理硬件的方式。

常見操作系統WindowsMacOSUbuntu LinuxiOSAndriod
用戶界面GUIGUIGUIGUIGUI
准用證專有專有免費且開源專有免費且開源
目標設備桌上電腦桌上電腦桌上電腦智能手機智能手機/平板電腦

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