1. Procesbeheer:

* Aanmaken en beëindigen: Het besturingssysteem is verantwoordelijk voor het creëren van nieuwe processen (instanties van actieve programma's) en het beëindigen ervan wanneer ze klaar zijn of fouten tegenkomen. Dit omvat het toewijzen van bronnen zoals geheugen en het toewijzen van een proces-ID.

* Planning: De planner van het besturingssysteem bepaalt welk proces op een bepaald moment de CPU mag gebruiken en beheert de uitvoeringstijdsegmenten zodat meerdere programma's tegelijkertijd kunnen worden uitgevoerd (zelfs op een single-coreprocessor via time-slicing).

* Contextwisseling: Wanneer de planner tussen processen schakelt, slaat het besturingssysteem de huidige status van één proces op (registers, geheugenaanwijzers, enz.) en laadt de status van het volgende proces. Dit maakt efficiënt multitasken mogelijk.

* Communicatie tussen processen (IPC): Het besturingssysteem biedt mechanismen (pipes, sockets, gedeeld geheugen, berichtenwachtrijen) waarmee verschillende processen kunnen communiceren en gegevens kunnen uitwisselen.

2. Geheugenbeheer:

* Toewijzing en toewijzing: Het besturingssysteem wijst geheugen toe aan processen wanneer deze worden gemaakt en maakt de toewijzing ervan ongedaan wanneer ze klaar zijn. Het beheert virtueel geheugen, waardoor processen toegang krijgen tot meer geheugen dan fysiek beschikbaar is door pagina's van en naar schijf te wisselen.

* Bescherming: Het besturingssysteem zorgt ervoor dat processen elkaars geheugenruimte niet verstoren, waardoor crashes en beveiligingsproblemen worden voorkomen. Dit is van cruciaal belang voor de stabiliteit en veiligheid.

* Paging en segmentatie: Met deze technieken kan het besturingssysteem het geheugen efficiënt beheren en in kleinere, beheersbare eenheden verdelen.

3. Bestandssysteembeheer:

* Bestandstoegang: Programs request access to files through system calls. Het besturingssysteem zorgt voor het lokaliseren van de bestanden op schijf, het beheren van toegangsrechten en het overbrengen van gegevens tussen het programma en de schijf.

* Directorybeheer: Het besturingssysteem beheert de organisatie van bestanden en mappen binnen het bestandssysteem.

* Bestandsmetagegevens: Het besturingssysteem houdt metagegevens bij over bestanden (grootte, aanmaakdatum, machtigingen, enz.).

4. Invoer/uitvoer (I/O)-beheer:

* Apparaatstuurprogramma's: Het besturingssysteem gebruikt apparaatstuurprogramma's om te communiceren met hardwareapparaten (toetsenbord, muis, schijfstations, netwerkinterfaces). Programma's communiceren met het besturingssysteem, dat op zijn beurt samenwerkt met de stuurprogramma's om I/O-bewerkingen uit te voeren.

* Bufferen: Het besturingssysteem maakt vaak gebruik van buffers om de I/O-efficiëntie te verbeteren, waarbij gegevens in grotere delen worden overgedragen.

5. Systeemoproepen:

Dit is de primaire interface tussen een programma en het besturingssysteem. Systeemaanroepen zijn verzoeken van een programma aan het besturingssysteem voor specifieke services. Deze verzoeken worden doorgaans afgehandeld door de besturingssysteemkernel. Voorbeelden zijn onder meer:

* `open()` – Open een bestand.

* `read()` – Lees gegevens uit een bestand of apparaat.

* `write()` – Schrijf gegevens naar een bestand of apparaat.

* `fork()` – Maak een nieuw proces.

* `exit()` – Beëindig een proces.

Mechanisme:

De interactie vindt meestal plaats via een goed gedefinieerde interface, waarbij vaak systeemaanroepen betrokken zijn die worden geactiveerd via software-interrupts of traps. Wanneer een programma een OS-service nodig heeft, doet het een systeemaanroep. De OS-kernel neemt vervolgens de controle over, voert de gevraagde service uit en geeft de controle terug aan het programma. Deze gecontroleerde interactie zorgt voor systeemstabiliteit en voorkomt dat programma's zonder toestemming rechtstreeks toegang krijgen tot de bronnen van hardware of andere processen.

Samenvattend fungeert het besturingssysteem als tussenpersoon tussen programma's en de onderliggende hardware en biedt het een stabiele, veilige en efficiënte omgeving voor programma-uitvoering en resourcebeheer. Het besturingssysteem verwerkt alle details op laag niveau, waardoor programma's niet met dergelijke complexiteiten te maken krijgen.