1.3? 操作系統(tǒng)的基本特征

1.3.1? 并發(fā)（Concurrence）

并行與并發(fā)：

并行性——兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生

并發(fā)性——兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生

在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指在一段時(shí)間內(nèi)，宏觀上有多個(gè)程序在同時(shí)運(yùn)行，但在單處理機(jī)系統(tǒng)中，每一時(shí)刻卻只能有一道程序執(zhí)行，故微觀上這些程序只能是分時(shí)地交替執(zhí)行。若計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有多個(gè)處理機(jī)，則這些可以并發(fā)執(zhí)行的程序可被分配到多個(gè)處理機(jī)上，實(shí)現(xiàn)并行執(zhí)行。

與并發(fā)緊密相連的概念——進(jìn)程

通常的程序是靜態(tài)實(shí)體，它是不能并發(fā)執(zhí)行的。為了使程序能并發(fā)執(zhí)行，系統(tǒng)必須分別為每個(gè)程序建立進(jìn)程（Process）。

進(jìn)程是指在系統(tǒng)中能獨(dú)立運(yùn)行并作為資源分配的基本單位，它是由一組機(jī)器指令、數(shù)據(jù)和堆棧等組成的，是一個(gè)活動(dòng)實(shí)體。

多個(gè)進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行和交換信息

關(guān)于進(jìn)程、線程的初步概念

在OS中引入進(jìn)程的目的，是使多個(gè)程序能并發(fā)執(zhí)行。

進(jìn)程和并發(fā)是現(xiàn)代OS中最重要的基本概念，也是OS運(yùn)行的基礎(chǔ)。

直到80年代中期，人們才提出了比進(jìn)程更小的單位 ——線程（Threads）。

一個(gè)進(jìn)程通常包含若干線程。

近年來推出的OS 都引入了線程

1.3.2? 共享（sharing）

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

目前主要有以下兩種資源共享方式

并發(fā)和共享是操作系統(tǒng)的兩個(gè)最基本的特征，它們是互為存在條件的

資源的共享是以進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行為條件的，若系統(tǒng)不允許程序并發(fā)執(zhí)行，自然不存在資源共享問題；

若系統(tǒng)不能對(duì)資源共享實(shí)施有效管理，協(xié)調(diào)好諸進(jìn)程對(duì)共享資源的訪問，也必然影響到程序并發(fā)執(zhí)行的程度，甚至根本無法并發(fā)執(zhí)行。

1.3.3.? 虛擬（Virtual）

虛擬——是指通過某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物

OS中利用了兩種方式實(shí)現(xiàn)虛擬技術(shù)，即時(shí)分復(fù)用技術(shù)和空分復(fù)用技術(shù)，分別用來實(shí)現(xiàn)虛擬處理機(jī)、虛擬內(nèi)存、虛擬外部設(shè)備和虛擬信道等

1. 時(shí)分復(fù)用技術(shù)

時(shí)分復(fù)用技術(shù)最早用于電信行業(yè)，它將一條物理信道虛擬為多條邏輯信道，將每條邏輯信道供一對(duì)用戶通話。操作系統(tǒng)中利用時(shí)分復(fù)用技術(shù)來實(shí)現(xiàn)虛擬處理機(jī)、虛擬設(shè)備等，以提高資源利用率。

1) 虛擬處理機(jī)技術(shù)

利用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，為每道程序建立一個(gè)進(jìn)程，讓多道程序并發(fā)地執(zhí)行，以此來分時(shí)使用一臺(tái)處理機(jī)。此時(shí)，雖然系統(tǒng)中只有一臺(tái)處理機(jī)，但它能同時(shí)為多個(gè)用戶服務(wù)，使每個(gè)終端用戶都認(rèn)為有一臺(tái)處理機(jī)在專門為他服務(wù)，亦即把一臺(tái)物理上的CPU虛擬為多臺(tái)邏輯上的CPU，也稱為虛擬處理機(jī)。

2)? 虛擬設(shè)備技術(shù)

通過虛擬設(shè)備技術(shù)，將一臺(tái)物理I/O設(shè)備虛擬為多臺(tái)邏輯上的I/O設(shè)備，允許每個(gè)用戶占用一臺(tái)邏輯上的I/O設(shè)備，這樣便可使原來在一段時(shí)間僅允許一個(gè)用戶訪問的設(shè)備（即臨界資源），變?yōu)樵谝欢螘r(shí)間內(nèi)允許多個(gè)用戶同時(shí)訪問的共享設(shè)備。例如，虛擬打印機(jī)。

2.? 空分復(fù)用技術(shù)

上世紀(jì)初，電信業(yè)中就利用頻分復(fù)用技術(shù)來提高信道的利用率。計(jì)算機(jī)中使用空分復(fù)用技術(shù)來提高存儲(chǔ)空間的利用率

1)? 虛擬磁盤技術(shù)

通過虛擬磁盤技術(shù)，將一臺(tái)硬盤虛擬成多臺(tái)虛擬磁盤，這樣使用起來方便、安全。虛擬磁盤技術(shù)采用了空分復(fù)用技術(shù)，它將硬盤劃分成幾個(gè)卷，再通過安裝程序?qū)⑺鼈兎謩e安裝在C、D、E ...邏輯驅(qū)動(dòng)器上?！疟P分區(qū)

2)? 虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)

在單道程序環(huán)境下，內(nèi)存會(huì)有很多空閑空間，空分復(fù)用則是利用存儲(chǔ)器的空閑空間來存放其它程序，以提高內(nèi)存利用率。

單純的空分復(fù)用存儲(chǔ)器只能提高內(nèi)存的利用率，不能實(shí)現(xiàn)在邏輯上擴(kuò)大存儲(chǔ)器容量的功能，必須引入虛擬存儲(chǔ)技術(shù)才能達(dá)到此目的。虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)在本質(zhì)上就是使內(nèi)存時(shí)分復(fù)用和空分復(fù)用。該技術(shù)將一道程序劃分成若干部分，物理內(nèi)存也劃分成多個(gè)部分，通過“請(qǐng)求調(diào)入功能”和“置換功能”，每次只把用戶程序的一部分調(diào)入內(nèi)存運(yùn)行，這樣便實(shí)現(xiàn)了用戶程序各個(gè)部分分時(shí)進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行的功能，從而在邏輯上擴(kuò)充存儲(chǔ)器的容量。

4? 異步性（Asynchronism）

由于資源等因素的限制，使進(jìn)程的執(zhí)行通常不是“一氣呵成”，而是以“停停等等”的方式運(yùn)行。

內(nèi)存中的每個(gè)進(jìn)程在何時(shí)能獲得處理機(jī)運(yùn)行，何時(shí)又因提出某種資源請(qǐng)求而暫停，以及進(jìn)程以怎樣的速度向前推進(jìn)，每道程序總共需要多少時(shí)間才能完成等等，都是不可預(yù)知的。很可能是先進(jìn)入內(nèi)存的作業(yè)后完成，而后進(jìn)入內(nèi)存的作業(yè)先完成，或者說，進(jìn)程是以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)，此即進(jìn)程的異步性。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的计算机操作系统（3）：操作系统的基本特征的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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