1.1.2 操作系统的特征（并发、共享、虚拟、异步）

文章目录

1.并发
2.共享
- （1）互斥共享
- （2）同时共享
- （3）并发性和共享性互为存在条件
3.虚拟
4.异步

操作系统是一种系统软件，但与其它系统软件和应用软件有很大的不同，它有自己的特殊性，及基本特征。

1.并发

并发：两个或多个事件在同一时间间隔内发生，这些事件在宏观上是同时发生的，在微观上是交替发生的，操作系统的并发性指系统中同时存在着多个运行的程序
并行：两个或多个事件在同一时刻发生
一个单核(CPU)同一时刻只能执行一个程序，因此操作系统会协调多个程序使他们交替进行（这些程序在宏观上是同时发生的，在微观上是交替进行的）
操作系统是伴随着“多道程序技术出现的”，因此操作系统和并发是一同诞生的
在如今的计算机中，一般都是多核cpu的，即在同一时刻可以并行执行多个程序，比如我的计算机是8核的，我的计算机可以在同一时刻并行执行8个程序，但是事实上我们计算机执行的程序并不止8个，因此并发技术是必须存在的，并发性必不可少。

2.共享

资源共享即共享，是指系统中的资源可以供内存中多个并发执行的进程共同使用
共享分为两类：互斥共享和同时共享

（1）互斥共享

计算机中的某个资源在一段时间内只能允许一个进程访问，别的进程没有使用权
临界资源(独占资源)：在一段时间内只允许一个进程访问的资源，计算机中大多数物理设备及某些软件中的栈、变量和表格都属于临界资源，它们被要求互斥共享
举个例子：比如QQ和微信视频。同一段时间内摄像头只能分配给其中一个进程

（2）同时共享

计算机中的某个资源在在一段时间内可以同时允许多个进程访问
同时共享通常要求一个请求分为几个时间片段间隔的完成，即交替进行，“分时共享”
这里的同时指在宏观上是同时的，在微观上是交替进行访问的，只是cpu处理速度很快，我们感觉不到，在宏观上感觉是在同时进行
举个例子：比如QQ在发送文件A，微信在发送文件B，宏观上两个进程A和B都在访问磁盘，在我们看来是同时进行的，但是在微观上两个进程A和B是交替进行访问磁盘的，只是时间太短，cpu处理速度太快，我们感觉不到。
注意：有时候多个进程可能真的是在同时进行资源访问，比如玩游戏时可以放音乐，游戏声音和音乐声音都能听见

（3）并发性和共享性互为存在条件

3.虚拟

多道程序设计：是指在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插的运行。两个或两个以上程序在计算机系统中同处于开始到结束之间的状态。这就称为多道程序设计。多道程序技术运行的特征：多道、宏观上并行、微观上串行。

虚拟是把一个物理上的实体变为若干逻辑上的对应物。
物理实体（前者）是实际存在的；而后者是虚的，是用户感觉上的事务
虚拟技术：用于实现虚拟的技术
虚拟处理器（CPU）：通过多道程序设计技术，采用让多道程序并发执行的方法，分时来使用一个CPU，实际物理上只有一个CPU，但是用户感觉到有多个CPU
虚拟存储器：从逻辑上扩充存储器容量，用户感觉到的但实际不存在的存储器
虚拟设备：将一台物理设备虚拟为逻辑上的多台设备，使多个用户在同一时间段内访问同一台设备，即同时共享，用户宏观上感觉是同时的，但实际上是微观交替访问同一台设备的
操作系统的虚拟技术科归纳为：
- 时分复用技术：如处理器的分时共享
- 空间复用技术：如虚拟存储器

4.异步

异步：多道程序环境允许多个程序并发执行，但由于资源有限，如cpu只有一个，进程的执行并不是一贯到底的，而是走走停停的，它以不可预知的速度向前推进。
比如A进程正在占用CPU计算，B进程这时也想占用CPU计算，B进程只有等，等A进程算完了，A进程去访问磁盘资源了，这时B进程再占用CPU进行计算，B进程还没计算完，A进程从磁盘取出资源了，A进程发现B这时在占用CPU，这时A进程就需要等待，等B算完后再继续到CPU中进行计算。由于每个进程占用资源的时间不固定，所以进程的执行以不可预知的速度前进

参考：《2021王道操作系统考研》
bilibili: https://www.bilibili.com/video/av70156862?p=2

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