操作系统之虚拟化CPU（一）介绍

但凡学习过计算机的人，一定都听说过一个问题，并发和并行的区别，此处引用知乎用户的关于吃饭的形象比喻，是的，你就是任劳任怨的CPU，而吃饭和接电话是你要执行的多个任务。

• 你吃饭吃到一半，电话来了，你一直到吃完了才去接，说明你不支持并发也不支持并行（多个任务之间只能串行，必须要执行完A任务，再去执行B任务）ps：不能并发且不能并行的人，是会错过彩票中奖电话的噢~~
• 你吃饭吃到一半，电话来了，你停下来接电话，接完电话继续吃饭，说明你支持并发（A任务还未执行完，可以保存进度并暂停去执行优先级更高的B任务，之后再恢复执行A任务，强调同一时间间隔内，可以执行多个任务）ps：饭凉了，也没中奖，但还行吧
• 你吃饭吃到一半，电话来了，你一边吃饭一边打电话，说明你支持并行（AB任务同时执行）ps：我全都要！！！

终极目标当然是“我全都要！！！”，但对单核CPU而言，指令的执行是串行的，不可能支持多任务并行。那么能不能并发呢？操作系统告诉你，是可以的。在串行执行指令的CPU上并发地执行多个任务，便是操作系统虚拟化CPU技术提供的能力。在硬件的一些帮助下，操作系统负责提供一种假象：将单个CPU转换为看似无限数量的CPU，从而让许多程序看似在同时运行。这便是所谓的虚拟化CPU。

虚拟化CPU的原理其实很简单，就是时分共享（time sharing）。时分共享是操作系统共享资源的常用手段，在虚拟化CPU中，资源指的就是CPU资源，而共享资源的主体，就是各个程序。

在一段时间间隔里，把CPU资源分给A程序用一会儿，再分给B程序用一会儿，如此，在第三方看来，AB程序似乎是在同时执行。为了将这一需求较好地执行（不能混淆多个程序的内容，多个程序都应该可以正确地执行，达成一定的性能指标），操作系统需要一些低级机制和一些高级策略。

如何实现AB程序之间的切换，是操作系统进行CPU虚拟化的机制。如何决定是否该切换程序，应该切换到哪个程序继续执行，是操作系统进行CPU虚拟化的策略。然而要弄清楚这些机制和策略，我们必须首先明白，从操作系统的角度来看，程序到底是什么？这三点，其实就是CPU虚拟化操作的主要内容，会在后面的文章里一一说明。