计算机操作系统-第二天

1、操作系统的特征

操作系统共有四个特征：并发、共享、虚拟、异步。

其中，并发和共享为两个最基本特征，二者互为存在条件

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并发

指多个事件在同一时间间隔内发生，这些事件宏观上同时发生的，但微观上交替发生

操作系统的并发性：

操作系统的并发性指计算机系统中“同时”运行多个程序，这些程序宏观上同时运行，微观上交替运行。操作系统就是伴随着“多道程序技术”而出现的，因此，操作系统和程序并发是一起发生的。

单核CPU同一时刻只能执行一个程序，各个程序只能并发执行

多核CPU同一时刻可以同时执行多个程序，多个程序可以并行执行

此外，当我们使用四核CPU但是想要同时运行五个软件时，就需要将第五个软件替代原本四个软件之中的一个，所以即使是四核CPU，只要有4个以上的程序需要“同时“运行，那么并发性依然是必不可少的，因此并发性是操作系统一个最基本的特性。

与并发相对的是并行：

并行

指两个或多个事件在同一时刻同时发生

        在实际生活中，并行相当于一个人在同一时刻同时与两个人进行约会，而并发相当于一个人在不同的时间段内与不同的人进行约会（在宏观上来看此人在一天内进行多场约会，而在微观上来看在一天内的某一个时间段内他只进行着一场约会）

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共享

即资源共享，是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用

一共有两种资源共享方式：互斥共享方式和同时共享方式

互斥共享方式

即一个时间段内只允许一个进程访问该资源

同时共享方式

即一个时间段内由多个进程”同时“对它们进行访问

所谓的”同时“往往是宏观上的，在微观上，这些进程可能是交替地对该资源进行访问的

实例：

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（互斥共享）

使用QQ发送文件A，同时使用微信发送文件B，宏观上，两边同时读取并发送文件，说明两个进程都在访问硬盘资源并从中读取数据，微观上，两个进程在交替访问硬盘（同时共享）

并发和共享的关系:

当我们同时使用QQ和微信分别发送文件A和文件B时：

1、两个进程正在并发执行（并发性）

若没有并发性，当系统中只有一个程序在运行，则共享性失去存在的意义

2、二者需要共享的访问硬盘资源（共享性）

若没有共享性，则QQ和微信不能同时访问硬盘资源无法实现同时发送文件，也就无法并发

结论：并发性和共享性互为存在条件

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虚拟

指将一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物，前者实际存在，后者人为想象

一个程序需要放入内存并给它分配CPU才能执行

实例：

        ①我的电脑只有4GB内存，但是我的电脑上正在运行着需要4GB运行内存的GTA5，需要256MB内存的QQ，需要256MB内存的迅雷......，这些程序同时运行需要的内存远远大于4GB，那么为什么它们还可以在我的电脑上同时运行呢？因为这是：虚拟存储器技术（虚拟技术中的空分复用技术）

        ②某单核CPU的计算机中，用户打开了QQ、迅雷、谷歌、快播等软件，既然一个程序需要被分配CPU才能正常执行，那么为什么单核CPU的电脑中能同时运行这么多个程序呢？

因为这是：虚拟处理器技术（虚拟技术中的时分复用技术：微观上处理机在各个十分微小的时间段内交替着为各个进程服务）

        很显然的，如果失去了并发性，则一个时间段内系统中只需要运行一道程序，那么就失去了实现虚拟性的意义了。

结论：没有并发性，就谈不上虚拟性

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异步

指在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一次性的，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进。（来回拉扯最后都完成）

很显然的，如果失去了并发性，则每个程序的执行会一贯到底

结论：只有系统用于并发性，才有可能导致异步性

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本节思维导图：

本节重要考点：

①理解并发和并行的区别

②并发和共享互为存在条件

③没有并发和共享，就谈不上虚拟和异步，因此并发和共享式操作系统的两个最基本的特征

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