02 操作系统的基本特征

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1.操作系统的特征之并发

• 并发：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的，但微观上是交替发生的。

• 并行：指两个或多个事件在同一时刻同时发生。

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• 操作系统的并发性：计算机系统中同时存在着多个运行着的程序

• 一个单核CPU同一时刻只能执行一个程序，因此操作系统会负责协调多个程序交替执行(这些程序微观上是交替执行的，但宏观上看起来就像在同时执行的)。

• 4核CPU意味着同一时刻可以有4个程序并行执行，但操作系统的并发性依然必不可少。

2.操作系统的特征之共享

• 共享即资源共享：系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

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• 所谓的“同时”往往是宏观上的，而在微观上，这些进程可能是交替地对资源进行访问的(即分时共享)。

• 生活中的例子：

  • 互斥共享方式：使用QQ和微信视频，同一时间段内摄像头只能分配给其中一个进程。
  • 同时共享方式：使用QQ发送文件A，同时使用微信发送文件B。宏观上看，两边都在同时读取并发送文件，说明两个进程都在访问硬盘资源，从中读取数据。微观上看，两个进程是交替访问硬盘的。

3.操作系统的特征之并发和共享的关系

• 并发性：计算机系统中同时存在着多个运行的程序。
• 共享性：系统中的资源可以供内存中多个并发执行的程序共同使用。
• 并发与共享关系举例说明：使用QQ发送文件A，同时使用微信发送文件B。
  • a.两个进程正在并发执行(并发性)
    • 如果失去了并发性，则系统中只有一个程序正在运行，则共享性失去存在的意义。
  • b.需要共享地访问硬盘资源(共享性)
    • 如果失去了共享性，则QQ和微信不能同时访问硬盘资源，就无法实现同时发送文件，也就无法并发。

4.操作系统的特征之虚拟

• 虚拟：把一个物理上的实体变成若干个逻辑上的对应物。物理实体(前者)是实际存在的，而逻辑上的对应物(后者)是用户感受到的。
• 虚拟的举例说明：
  • 背景知识：一个程序需要放入内存中并给它分配CPU才能执行。

空分复用技术(如虚拟存储器技术)实现虚拟.png 时分复用技术(如虚拟处理器)实现虚拟.png

• 显然，如果失去了并发性，则一个时间段内系统中只需运行一道程序，那么就失去了实现虚拟性的意义了。因此，没有并发性，就谈不上虚拟性。

5.操作系统的特征之异步

• 异步：在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进，这就是进程的异步性。

• 异步的举例：

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