操作系统有哪些特征?(并发,共享,虚拟,异步)

操作系统的特征

  • 操作系统的目标和功能
    • 目标
    • 功能
  • 操作系统的四个基本特征
  • 1并发 (Concurrence)
      • 相似概念:并行
  • 2共享 (Sharing)
        • 并发和共享互为存在条件
  • 3虚拟(Virtual)
      • OS的虚拟技术
            • 1.时分复用技术 (TDM,Time Division Multiplexing)
            • 2.空分复用技术 (SDM,Space Division Multiplexing)
  • 4异步(Asynchronism)
            • OS的异步性(Asynchronism)
            • 1.程序执行的不可预知性
            • 2.宏观上“一气呵成”,微观上“走走停停

操作系统的目标和功能

目标

  • 有效性
    -(1) 提高系统资源利用率 使CPU、I/O设备等
    -(2) 提高系统的吞吐量 合理组织计算机的工作
  • 方便性
  • 可扩充性
  • 开发性

功能

操作系统的四个基本特征

操作系统有哪些特征?(并发,共享,虚拟,异步)_第1张图片

1并发 (Concurrence)

OS的并发性 (Concurrence)

  • 同一时间间隔内执行和调度多个程序的能力
  • 宏观上,处理机同时执行多道程序
  • 微观上,处理机在多道程序间高速切换 (分时交替执行)
  • 关注单个处理机同一时间段内处理任务数量的能力

操作系统有哪些特征?(并发,共享,虚拟,异步)_第2张图片

相似概念:并行

  • 并发:同一时间间隔(时间段)发生的事件数量
  • 例如午餐时段,学校餐厅并发用餐人数为12人
  • 并行:同一时刻(时间点)发生的事件数量
  • 同一时间点,学校餐厅最多并行3人打餐

操作系统更应该关注并发,因为并行只是 同一时间点上执行和调度多个程序的能力,关注有多少个CPU可以同时执行任务的能力,并发可以通过算法做出优化
操作系统有哪些特征?(并发,共享,虚拟,异步)_第3张图片

2共享 (Sharing)

OS的共享性 (Sharing)
即资源共享,系统中的资源供多个[并发执行]的应用程序共同使用

  • 同时访问方式: 同一时段允许多个程序同时访问共享资源
  • 互斥共享方式: 也叫独占式,允许多个程序在同一个共享资源上独立而互不千扰的工作
  • 共享打印机、音频设备、视频设备
    操作系统有哪些特征?(并发,共享,虚拟,异步)_第4张图片
并发和共享互为存在条件
  • 共享性要求OS中同时运行着多道程序
  • 若只有单道程序正在运行,则不存在共享的可能
  • 并发性难以避免的导致多道程序同时访问同一个资源
  • 若多道程序无法共享部分资源 (比如磁盘),则无法并发
  • 操作系统有哪些特征?(并发,共享,虚拟,异步)_第5张图片

3虚拟(Virtual)

OS的虚拟技术

使用某种技术把一个物理实体变成多个逻辑上的对应物

1.时分复用技术 (TDM,Time Division Multiplexing)
  • 虚拟处理机技术:“四核八线程”
  • 虚拟设备技术:虚拟打印机
    操作系统有哪些特征?(并发,共享,虚拟,异步)_第6张图片
2.空分复用技术 (SDM,Space Division Multiplexing)
  • 虚拟磁盘技术: 将一块硬盘虚拟出若干个卷
  • 虚拟存储器技术
    操作系统有哪些特征?(并发,共享,虚拟,异步)_第7张图片

4异步(Asynchronism)

OS的异步性(Asynchronism)

多道程序环境下,允许多个程序并发执行;
单处理机环境下,多个程序分时交替执行;

1.程序执行的不可预知性
  • 获得运行的时机
  • 因何暂停
  • 每道程序需要多少时间
  • 不同程序的性能,比如计算多少,I/0多少
2.宏观上“一气呵成”,微观上“走走停停

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