Operating Systems

作業系統（Operating System, OS）是一種管理電腦硬體與軟體資源的系統軟體，它是應用程式與硬體之間的橋樑。當你使用應用程式時，作業系統會負責處理底層的硬體操作、資源分配與安全保護。

1. 作業系統的核心功能

1.1 處理程序管理（Process Management）

負責執行程式與分配 CPU 資源，管理程序的建立、切換、終止與同步。

1.2 記憶體管理（Memory Management）

管理主記憶體的配置與回收，確保各程式彼此隔離且有效利用記憶體空間。

1.3 檔案系統（File System）

提供檔案的儲存、命名、存取權限與組織架構，常見格式有 ext4、NTFS、FAT32 等。

1.4 裝置管理（Device Management）

負責輸入輸出裝置的驅動與存取，例如鍵盤、滑鼠、印表機與硬碟等。

1.5 使用者介面（User Interface）

提供文字介面（如 shell）或圖形介面（如 GUI）與使用者互動。

2. 常見的作業系統種類

作業系統	適用裝置	核心架構	檔案系統範例	支援架構（CPU）
Windows	桌機 / 筆電	NT-based	NTFS	x86, x64
Linux	伺服器 / 嵌入式	Monolithic (可模組化)	ext4, xfs	x86, x64, ARM, RISC-V
macOS	Mac 裝置	Darwin (基於 Unix)	APFS	x86（舊）、ARM64（M1/M2）
Android	手機 / 平板	Linux kernel	ext4, f2fs	ARM, ARM64, x86（模擬器）

3. Linux 在作業系統中的定位

Linux 是作業系統中的一個重要分支，使用者可以透過終端機操作系統資源，廣泛應用於資料科學、DevOps、後端部署與高效能運算領域。

常見的 Linux 指令主題包含：

• 檔案操作（ls, cp, mv, rm）

• 權限管理（chmod, chown）

• 系統監控（top, ps, df）

• 套件管理（apt, yum）

4. 關於 CPU 架構：x86、x64、ARM、ARM64 是什麼？

不同作業系統可能會針對不同的處理器架構編譯與優化：

• x86：傳統 32 位元 CPU 架構，適用於舊電腦。

• x64 (x86_64)：64 位元架構，現代電腦與伺服器主流。

• ARM：低功耗架構，廣泛用於行動裝置與嵌入式系統。

• ARM64 (AArch64)：ARM 的 64 位元版本，用於 Apple M1/M2、Android 高階處理器等。

選擇安裝作業系統時，需根據裝置的 CPU 架構下載對應版本（如 x64 版 Ubuntu、ARM64 版 Raspberry Pi OS）。

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作業系統是整個資訊科學的基礎之一，理解它的運作原理對於開發者、資料科學家與系統工程師都具有實務價值。