Computer：現(xiàn)代計算機(jī)操作系統(tǒng)的四大基本特性(并發(fā)/共享/虛擬/異步)

導(dǎo)讀：現(xiàn)代操作系統(tǒng)都具有并發(fā)、共享、虛擬和異步的特性，其中并發(fā)是其它三個特征的前提。共享和并發(fā)是操作系統(tǒng)的兩個最基本的特征，虛擬以并發(fā)和共享為前提，異步是并發(fā)和共享的必然結(jié)果。

目錄

現(xiàn)代計算機(jī)操作系統(tǒng)的四大基本特性(并發(fā)/共享/虛擬/異步)

1、并發(fā)性

1.1、并發(fā)與并行區(qū)別

2、共享性

3、虛擬性

4、異步性

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現(xiàn)代計算機(jī)操作系統(tǒng)的四大基本特性(并發(fā)/共享/虛擬/異步)

1、并發(fā)性

1.1、并發(fā)與并行區(qū)別

? ? ? 并發(fā)是指宏觀上在一段時間內(nèi)能同時運(yùn)行多個程序，而并行則指同一時刻能運(yùn)行多個指令。并發(fā)需要硬件支持，如多流水線或者多處理器。

• 并發(fā)性是指兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生；操作系統(tǒng)通過引入進(jìn)程和線程，使得程序能夠并發(fā)運(yùn)行。在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指在一段時間內(nèi)宏觀上有多個程序同時運(yùn)行，但在單處理機(jī)系統(tǒng)中，每一時刻只能由一道程序執(zhí)行，所以微觀上程序是分時地交替執(zhí)行的。
• 并行性是指兩個或多個事件在同一時刻發(fā)生。

? ? ? 舉個栗子：在8ms內(nèi)，0-2ms程序A1運(yùn)行； 2-4ms程序A2運(yùn)行；4-6ms程序A3執(zhí)行；6-8ms程序A4運(yùn)行?？芍?#xff0c;在8秒的間隔內(nèi)，宏觀上有4個程序在同時運(yùn)行，但是在微觀上，程序A1、A2、A3、A4是分時交替執(zhí)行的。

1.2、單核和多核的并發(fā)與并行

? ? ? ? ?一個單核處理機(jī)(CPU)同一時刻只能執(zhí)行一個程序，因此操作系統(tǒng)會負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)多個程序交替執(zhí)行(這些程序微觀上是交替執(zhí)行的，但宏觀上看起來就像在同時執(zhí)行)。
? ? ? ? ?當(dāng)今計算機(jī)一般是多核?CPU，比如4核或8核?CPU，這意味著同一時刻可以有四個程序并行執(zhí)行,但是操作系統(tǒng)的并發(fā)性依然必不可少。

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1.3、引入進(jìn)程實(shí)現(xiàn)并發(fā)

? ? ? ? ?在一個未引入進(jìn)程的系統(tǒng)中，屬于同一個應(yīng)用程序的計算程序和I/O程序之間只能是順序執(zhí)行；并且當(dāng)其中一個程序執(zhí)行時，另一個程序不能執(zhí)行。
? ? ? ? ?如果為兩個進(jìn)程分別建立一個進(jìn)程（Process），這兩個進(jìn)程便可以并發(fā)執(zhí)行了。實(shí)行這種方式，極大的提高了系統(tǒng)資源的利用率，增加了系統(tǒng)的吞吐量。多個進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行和交換信息。

2、共享性

共享是指系統(tǒng)中的資源可以被多個并發(fā)進(jìn)程共同使用。
有兩種共享方式：互斥共享和同時共享。
互斥共享的資源稱為臨界資源，例如打印機(jī)等，在同一時間只允許一個進(jìn)程訪問，需要用同步
機(jī)制來實(shí)現(xiàn)對臨界資源的訪問。

所謂共享是指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程(線程)共同使用;

3、虛擬性

虛擬技術(shù)把一個物理實(shí)體轉(zhuǎn)換為多個邏輯實(shí)體。
主要有兩種虛擬技術(shù)：時分復(fù)用技術(shù)和空分復(fù)用技術(shù)。例如多個進(jìn)程能在同一個處理器上并發(fā)
執(zhí)行使用了時分復(fù)用技術(shù)，讓每個進(jìn)程輪流占有處理器，每次只執(zhí)行一小個時間片并快速切
換。

所謂虛擬是指通過某項(xiàng)技術(shù)把一個物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應(yīng);

4、異步性

異步指進(jìn)程不是一次性執(zhí)行完畢，而是走走停停，以不可知的速度向前推進(jìn)。

產(chǎn)生原因：操作系統(tǒng)允許多個并發(fā)進(jìn)程共享資源，使得每個進(jìn)程的運(yùn)行過程受到其他進(jìn)程制約，使進(jìn)程的執(zhí)行不是一氣呵成，而是以停停走走的方式運(yùn)行。

總結(jié)

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