操作系统的基本特性--并发、共享、虚拟、异步

批处理系统具有高资源利用率和系统吞吐量；分时系统能够获得及时响应；实时系统具有实时特征。而这三种系统都具有并发、共享、虚拟和异步四个基本特征

一、并发

OS通过并发提高系统中的资源利用率，增加系统的吞吐量

1.并行和并发

并行：两个或多个事件在同一时刻 发生

并发：两个或多个事件在同一时间间隔 内发生

在多道程序环境下，并发性是一段时间内宏观上有多个程序在同时执行。但在单处理系统中，每个时刻只有一个程序执行，所以微观上这些程序只能是分时的交替执行

比如：1s的时间内，0-15ms是程序A允许，15-30ms是程序B执行，30-45ms是程序C执行，45-60ms是程序D执行。因此在宏观1s的时间间隔上看，有四个程序在同时执行，即并行的；在微观1s内的时间上看A、B、C、D是分时交替执行的，即并发的

如果有多个处理机，则可以将并发的程序分配，使其变成并行执行

2.进程

在未引入进程概念的系统中，属于同一个应用程序的计算程序和IO程序只能顺序执行。如果为计算程序和IO程序分别建立一个进程，则可以并发执行

进程：在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，由一组机器指令、数据和堆栈等组成，是一个能独立运行的活动实体

多个进程可以并发执行和交换信息

二、共享

操作系统下的共享指资源共享或资源复用，即系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用

一般系统中的资源远少于多道程序需求的总和，因此程序会争夺共享资源。由OS进行资源共享管理

1.互斥共享方式

系统中诸如打印机等设备，可以共多个进程使用，但只允许一个进程访问资源。因此需要保证多个进程对此类资源的互斥访问

一个进程A请求一个资源，如果资源空闲则可以使用，如果有其他进程访问该资源，则必须等待进程A使用完毕。这种资源共享方式称为互斥式共享，把这种一段时间内只运行一个进程访问的资源，称为临界资源（或独占资源）

2.同时访问方式

诸如磁盘设备，允许多个进程同时访问资源。这里的同时在单处理机环境下是宏观的，在微观上的访问仍然是交替进行的

并发和共享式多用户OS的两个最基本特征。是互为存在的条件。即一方面资源共享是以进程的并发执行为条件的，系统如果不允许并发则不存在资源共享；另一方面，系统如果不能对资源共享有效管理，将会影响各进程的并发执行

三、虚拟

最早的虚拟计数是在通信系统中，用于提高通信信道的利用率，将一条物理信道划分为多条逻辑信道

OS中的虚拟：指通过某种计数将一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物

1.时分复用技术

时分复用技术可以提高资源利用率，在设备为用户服务的空闲时间，为其他用户服务

（1）虚拟处理机技术：利用多道程序设计技术，为每个程序建立至少一个进程，多个程序并发执行，在一台处理机下为多个用户服务。即将一台物理上的处理机虚拟为多台逻辑上的处理机，在每个逻辑处理机上运行一道程序，用户仅能感知到虚拟处理器

（2）虚拟设备技术：将一台物理IO设备虚拟为多台逻辑上的IO设备，允许每个用户占用一台逻辑上的IO设备

2. 空分复用技术

空分复用技术可以提高内存利用率，利用存储器的空闲空间分区域存放和运行其他的多道程序

单纯的空分复用存储器只能提高利用率，不能在逻辑上扩大存储器容量，需要使用虚拟存储技术。比如一个100MB的程序可以运行在30MB的内存空间上，本质上就是每次只把程序的一部分调入内存运行，完成后将该部分换出，换入另一部分。将用户程序的各个部分分时地进入内存运行

一个物理磁盘分卷为两个逻辑磁盘

四、异步

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;

进程的异步性：进程一般是以不可预知的速度向前推进的，可能由于资源等因素限制，并不一次性执行。但多次运行获得的结果相同

宏观上“一气呵成”，微观上“停停走走”