1.2 操作系统四大特性
知识来源:B站王道考研
四大特性分别为并发、共享、虚拟和异步。
并发和共享为两个最基本的特性,二者互为存在条件。
并发与并行
并发: 两个或多个事件在同一事件间隔内发生。宏观上是同时发生,微观上是交替发生。
并行: 两个或多个事件在同一时刻同时发生。

图1.1 并行实例
图1.2 并发实例
操作系统的并发性: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,因此操作系统回负责协调多个程序交替执行(宏观上是同时发生,微观上是交替发生)。
操作系统就是伴随着 “多道程序技术”出现,因此,操作系统和程序并发是一起诞生的。
当今4核CPU可同时运行超过四个应用程序,这就是并发性的效果。
共享
共享概念: 资源共享,指系统中的资源可供内存总多个并发执行的进程共同使用。
图1.3 两种资源共享方式
互斥共享: 系统中的某些资源,虽然可以提供给多个进程使用,但一个时间段内允许一个进程访问该资源。
同时共享: 系统中的某些资源,允许一个事件段内由多个进程“同时”对它们进行访问。
“同时”:宏观上看是同时,微观上是,进程之间交替地对该资源进行访问。
生活实例:
互斥共享方式: 使用QQ和微信视频。同一时间段内摄像头只能分配给其中一个进程。
同时共享方式: 使用QQ发送文件A,同时使用微信发送文件B。宏观上看,两边都在同时读取并发送文件,说明两个经常都在访问硬件资源,从总读取数据。微观上看,两个经常是交替着访问硬盘的。
并发和共享的关系
并发性: 计算机系统中同时存在着多个运行着的程序。
共享性: 系统总的资源可供内存总多个并发执行的经常共同使用。
如果失去并发性,则系统中只有一个程序正在运行,则共享性失去存在的意义。
如果失去共享性,则无法实现同时发送文件,也就无法实现并发。
虚拟
定义: 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,而逻辑对应物(后者)是用户感受到的。
知识背景: 一个程序需要放入内存并给它分配CPU才能执行。
例如:
某单核CPU的计算机,用户打开5个大型软件。
问题:既然一个程序需要被分配CPU才能正常执行,那么为什么单核CPU的电脑能同时运行这么多个程序呢?
虚拟技术中的“时分复用技术”。微观上处理机在各个微小的事件段内交替着为各个进程服务
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在同时为软件服务。
图1.4 两种虚拟技术
异步
定义: 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,以不可预知的熟读向前推进。
如果失去了并发性,则系统只能串行地处理各个进程,每个经常的执行回一贯到底,只有系统拥有并发性,才会可能导致异步性。
图1.5 四大特性总结
重点:
1)、理解并发和并行的区别。
2)、并发和共享互为存在条件。
3)、没有并发和共享,就谈不上虚拟和异步,因此并发和共享是操作系统的连个最基本的特性。