操作系统的特征

Posted 2021-06-28 杀手不太冷！

文章目录

• • 操作系统的特征
  • • 操作系统的并发性
    • 操作系统的共享性
    • 操作系统的虚拟性
    • 操作系统的异步性

操作系统的特征

操作系统的特征主要有四个，并发、共享、虚拟、异步，其中并发和共享是两个最基本的特征，二者互为存在条件。

操作系统的并发性

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:值两个或多个时间在同一时刻发生。

操作系统的并发性指计算机系统中同时存在着多个运行着的程序。

一个单核处理机(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)，事实上，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诞生的。

当今的计算机，一般都是多核CPU,比如Intel的第八代i3处理器就是4核CPU，这意味着同一时刻可以有4个程序并行执行，但是操作系统的并发性依然必不可少。

操作系统的共享性

共享:即资源共享，是指操作系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

两种资源共享方式:第一种是互斥共享方式，系统中的某些资源，虽然可以提供给多个进程使用，但一个时间段内只允许一个进程访问该资源；第二种是同时共享方式，系统中的某些资源，允许一个时间段内多个进程“同时”对它们进行访问，所谓的"同时"往往是宏观上的，而在微观上，浙西诶进程可能是交替地对该资源进行访问的(即分时共享)。

生活实例：在生活中，使用QQ或者微信和朋友视频聊天，那么同一时间段内只能分配给其中的一方摄像头，这就是互斥共享方式；再比如使用QQ向朋友发送A文件，使用微信向朋友发送B文件，这些文件都是存储在硬盘中的，QQ和微信可以同时的访问硬盘资源，这就是同时共享方式，但是需要注意的是从宏观上来看，QQ和微信这两个进程是同时的访问硬盘中的资源的，但是从微观上来看，QQ和微信这两个进程，其实是交替着访问硬盘资源的。

并发性：指计算机系统中同时存在着多个运行的程序。

共享性：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。

为什么说操作系统的并发性与共享性互为存在条件呢？因为，如果失去了并发性，操作系统中不能同时运行多个程序，每个时间段只有一个程序在运行，则肯定是不会有两个正在运行的程序共用同一个资源了，因为根本没有两个程序在同时运行；如果失去了共享性，操作系统中两个同时运行的程序不能够共享同一个资源，加入你想要用QQ发送A文件给朋友，同时用微信发送A文件给朋友，那么因为失去了共享性，所以QQ和微信在一个时间段内，只能有一方访问硬盘中的文件资源，所以这就没办法保证QQ和微信同时运行了。因此，总的来说，如果失去了并发性，共享性就会消失，如果失去了共享性，并发性就会消失，故操作系统的并发性与共享性是互为存在条件的。

操作系统的虚拟性

虚拟：是指把一个物理上的实体变为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。

用一个例子来理解虚拟这个特性：

背景知识：一个程序需要放入到内存并给它分配CPU才能执行。

GTA5这个游戏需要4GB的运行内存，QQ需要256MB的内存，迅雷需要256MB的内存，网易云音乐需要256MB的内存…而我的电脑的内存是4GB,那么问题来了，这些程序同时运行需要的内存远大于4GB，那么为什么他们还可以在我的电脑上同时运行呢？

答：这是虚拟存储器技术。实际只有4GB的内存，在用户看来似乎远远大于4GB，虚拟技术中的"空分复用技术"

再举一个例子，某单核CPU的计算机中，用户同时打开了QQ，QQ音乐，谷歌，印象笔记这些程序，问题来了，既然是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？

答：这是虚拟处理器技术。实际上只有一个单核CPU，在用户看来似乎有多个CPU在同时为自己服务，这是虚拟技术中的“时分复用技术”，微观上处理机CPU在各个微小的时间段内交替着为各个进程服务。

虚拟技术分为空分复用技术(如虚拟器存储技术)，和时分复用技术(如虚拟处理器技术)，显然，如果失去了并发性，则一个时间段内系统中只能运行一道程序，那么就是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。

操作系统的异步性

异步是指，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。注意，如果失去了并发性，则系统只能串行地处理各个进程，每个进程的执行会一贯到底，只有系统拥有了并发性，才可能导致异步性。