(1) 处理机管理#

在多道程序环境下，处理机的分配和运行都以进程（或线程）为基本单位，因此处理机管理本质上是对进程的管理。并发是指多个进程在一段时间内交替执行，宏观上呈现同时运行的特征。进程管理的主要任务包括进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理以及处理机调度等。

(2) 存储器管理#

存储器管理旨在为多道程序提供良好的内存运行环境，方便用户使用并提高内存利用率，主要功能包括内存分配与回收、地址映射、内存保护与共享，以及内存扩充等。

(3) 文件管理#

用户可见的持久化信息通常以文件形式组织。操作系统中负责文件管理的部分称为文件系统，其功能包括文件存储空间的管理、目录管理、文件读/写操作及访问保护等。

(4) 设备管理#

设备管理的主要任务是处理用户的I/O请求，屏蔽设备差异，方便用户使用各类外设，并提高设备利用率，主要包括缓冲管理、设备分配、设备驱动处理和虚拟设备等功能。

上述任务均由“工人”（操作系统）自动完成，“雇主”（用户）无须关注。

(1) 用户接口#

为了使用户能够直接或间接控制作业的执行，操作系统提供了以下三类用户接口。

联机用户接口（命令行接口）：面向交互式用户，由键盘命令与命令解释程序组成。用户输入命令后，系统立即解释并执行，完成后返回控制权，适用于实时交互场景。可以这样理解：“雇主”说一句话，“工人”做一件事，并做出反馈，这就体现了交互性。

脱机用户接口（作业控制语言）：用于批处理系统。用户将作业控制命令写入作业说明书，连同作业一并提交；系统调度到该作业时，自动解释并执行说明书中的命令，无须用户实时干预。可以这样理解：“雇主”预先将任务清单交给“工人”，“工人”按清单逐条完成这些任务。

图形用户接口(GUI)：为提升易用性，通过图标、菜单、对话框等图形元素替代文本命令。用户借助鼠标等设备进行操作，底层通过系统调用与内核交互，显著降低了使用门槛。

(2) 程序接口#

程序接口是应用程序在运行时请求操作系统服务、访问系统资源的唯一合法途径，其核心是一组系统调用。每个系统调用对应内核中实现某个特定功能的子程序。当应用程序需要操作系统服务时，必须通过调用相应的系统调用来完成。

早期的系统调用多基于汇编语言实现，仅能在汇编程序中直接使用；在高级语言（如C语言）环境中，程序员通常调用标准库函数（如 printf()、open() 等)来间接触发系统调用。注意，库函数本身并非操作系统接口，它们只是对系统调用的封装。例如，printf() 最终通过 write 系统调用输出数据，malloc() 在需要更多内存时可能调用 brk 或 mmap 系统调用；而 strlen()、sqrt() 等纯计算类库函数则完全在用户空间中运行，不涉及任何系统调用。因此，尽管库函数在编程中被频繁使用，但操作系统真正提供给应用程序的接口本质上仍是系统调用。

(1) 互斥共享方式#

系统中的某些资源，如打印机、磁带机等，虽然可供多个进程使用，但为避免所打印或记录的结果混淆，必须保证在任一时间段内仅有一个进程访问该资源。

具体而言，当进程A访问某个资源时，需先提出请求；若资源空闲，则系统将其分配给A；此后，若其他进程请求访问该资源而A尚未释放，则必须等待。仅当A使用完毕并释放资源后，才允许另一进程对该资源进行访问。我们将此类资源共享方式称为互斥共享，而将在一段时间内只允许一个进程访问的资源称为临界资源。计算机系统中的大多数独占型物理设备（如打印机），以及软件中的栈、变量、表格等，均属于临界资源，必须以互斥方式共享。

(2) 同时访问方式#

系统中还存在另一类资源，允许多个进程在宏观上“同时”访问。此处的“同时”通常指逻辑上的并发访问，微观上这些进程可能通过分时交替方式访问资源，即分时共享。典型的可同时访问资源包括磁盘上的文件（尤其是只读文件），允许多个用户同时读取同一份文档；此外，用重入代码编写的程序也可被多个进程并发调用，而不会产生冲突。

需注意，互斥共享要求资源在任意时刻仅响应一个请求，否则将导致数据混乱(例如，若多个进程同时向打印机输出，可能导致文档A与文档B的内容交错混杂)；而同时访问则允许多个请求分时完成，只要其最终效果对用户而言等同于连续访问即可。

并发与共享是操作系统两个最基本的特征，二者互为前提：

1. 资源共享以程序的并发执行为前提，若系统仅支持单道程序，则无须考虑资源共享；
2. 有效的资源共享机制是并发执行的基础，若无法协调资源访问，则并发程序将因竞争冲突而无法正确运行。