作業系統的主要子系統

一整個作業系統太龐大，無法一次想清楚，因此把它拆成少數幾個主要子系統會很有幫助，每個子系統各自負責管理某一類資源或某一類工作。想像一座城市的各個部門：一個管交通、一個管住房、一個管供水、一個管戶政、一個管警務。每個部門都有自己的關注重點與專家，卻又彼此合作以維持城市運轉。作業系統的組織方式正是如此，而本主題其餘的內容，本質上就是逐一參訪這些部門。

經典的子系統如下。行程與 CPU 管理決定哪些程式執行，並透過排程在它們之間分享處理器——這是行程、執行緒與排程器的歸宿。記憶體管理把主記憶體分發給程式、防止它們互相踩踏，並提供「比實際存在更多記憶體」的錯覺（虛擬記憶體、分頁）。檔案系統把儲存裝置上的資料組織成有名字的檔案與目錄，並控制誰可以讀或寫它們。輸入輸出子系統透過裝置驅動程式、緩衝與中斷處理，驅動所有裝置——磁碟、鍵盤、網路。保護與安全執行「誰能做什麼、存取什麼」的規則。在這些之上與周圍，常常還有一個使用者介面（殼層或圖形桌面），不過那通常算是上層的程式，而非核心的一部分。

這張地圖是初學者最好的定位工具：之後的每個主題都能在某個子系統裡找到歸宿，所以當你遇到分頁表，你便知道它屬於記憶體管理；遇到號誌，便知道它屬於行程管理裡同步的那一角。這些子系統彼此並非築起高牆——記憶體管理與檔案系統密切合作（頁面快取、記憶體映射檔案），排程也與輸入輸出互動——但把它們當作各自獨立的部門看待，正是讓整個領域變得可學、而非令人不知所措的方法。