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1.1.2 操作系統的特征

文章目錄

• • • 1.1.2 操作系統的特征
    • • 1.1.2.1 并發
      • 1.1.2.2 共享
      • 1.1.2.3 并發和共享的關系
      • 1.1.2.4 虛擬
      • 1.1.2.5 異步
      • 1.1.2.6 小結

我們接下來講的時候關于操作系統的四大特征：并發、共享、虛擬、異步。其中并發和共享是兩個最基本的特征，兩者互為存在條件。

1.1.2.1 并發

我們說的并發指的是：兩個或多個事件在同一時間間隔發生。這些事件宏觀上是同時發生的，但微觀上是交替發生的。

對于跨考的同學來說，比較容易混淆的就是并行的概念，我們所說的并行通常指的是：指兩個或多個事件在同一時刻同時發生。

這里的兩個概念容易混淆，我們講一個例子：

有兩個人一個叫小明一個叫小剛。它們每人都有兩個女朋友。對于小明來說，他喜歡的是和一號、二號一起出門約會；而對于小剛來說，他喜歡8:00和一號約會，9:00和二號約會，10:00和一號約會。

這里我們發現兩個人同樣都是在約會，但是小明是同一時刻同時發生，屬于并行；而小剛如果別人問他你怎么約會的，他會說他和兩個女生同時約會，但是實際上，它是和兩個女生交替約會，這就是宏觀和微觀的區別，其屬于并發。

回到知識點上來，如果我們說操作系統的并發性的話，通常指的是計算機系統中同時存在著多個運行著的程序。

一個單核處理器(CPU)同一時刻只能執行一個程序，因此操作系統會負責協調多個程序交替執行；而事實上，操作系統就是伴隨著“多道程序技術”而出現的。因此，操作系統和程序并發是一起誕生的。

當今的計算機，一般都是多核CPU、比如Intel的第八代i3處理器就是4核CPU，這意味著同一時刻可以有4個程序并行執行，但是操作系統的并發性依然必不可少，因為每個人根本不可能說一臺電腦只開四個應用程序吧。

1.1.2.2 共享

共享即資源共享，是指系統中的資源可供內存中多個并發執行的進程共同使用。共享有兩種資源共享方式：

互斥共享方式

同時共享方式

互斥共享方式指的是：系統中的某些資源，雖然可以提供給多個進程使用，但一個時間段內只允許一個進程訪問該資源。

而同時共享方式指的是：系統中的某些資源，允許一個時間段內由多個進程“同時”對它們進行訪問。

為什么我們這里的同時在打雙引號呢？這是因為我們所謂的同時往往是宏觀上的，而在微觀上，這些進程可能是交替地對該資源進行訪問的（即分時共享）。

我們可以用例子來理解以上的概念，互斥共享方式就相當于使用QQ和微信視頻，同一時間段內攝像頭只能分配給其中一個進程；而同時共享方式就相當于QQ和微信同時發送文件A，宏觀上看好像是同時讀取并發送，實際上是兩個進程交替訪問硬盤。當然有時候同時共享方式也有可能真的是同時，比如說你一邊玩游戲開游戲音效一邊聽歌，這時候兩個進程真的是在同時對硬盤上的資源同時訪問了。

1.1.2.3 并發和共享的關系

并發性是指計算機中同時存在著多個運行著的程序；共享性是指系統中的資源可供內存中多個并發執行的進程共同使用。

如果通過例子來看的話，使用QQ發送文件A，同時使用微信發送文件B，兩個進程正在并發執行（并發性），且需要共享地訪問硬盤資源（共享性），這就意味著：如果失去并發性，則系統中只有一個程序正在運行，此時共享性失去了存在的意義；如果失去共享性，則QQ和微信不能同時訪問硬盤資源，就無法實現同時發送文件，也就無法并發。

1.1.2.4 虛擬

虛擬是指把一個物理上的實體變為若干個邏輯上的對應物。物理實體是實際存在的，但邏輯上的對應物是用戶感受到的。

用一個例子來講述上面的知識點：我們拿GTA5作為我們要說的程序，一個程序需要放入內存并給它分配CPU才能執行，GTA5需要4GB的運行內存，QQ需要256MB的運行內存，迅雷需要256MB的運行內存，網易云音樂需要256MB的運行內存。

我們實際上 在一個運行內存4GB的電腦上能夠同時開啟上面說的四個進程，可是上面的運行內存遠遠大于4GB，為什么還能同時開呢？

這就是虛擬存儲器技術中的空分復用技術，實際上只有4GB，在用戶看來似乎遠遠大于4GB。

而如果是在某單核CPU的計算機中，用戶打開了以下軟件：

這時候我們知道一個程序只能分配給CPU才能執行，那么為什么單核CPU的電腦中能同時運行這么多個程序呢？這也是虛擬處理器技術，其采用了時分復用技術，微觀上處理機在各個微小的時間段內交替著為各個進程服務，實際上只有一個單核CPU，但是用戶看起來似乎有6個CPU同時為自己服務一樣。

所以綜上所述，虛擬技術可以分為空分復用技術（如虛擬存儲器技術）和時分復用技術。顯然，如果失去了并發性，則一個時間段內系統中只需運行一道程序，那么就失去了實現虛擬性的意義了。因此，沒有并發性，就談不上虛擬性。

1.1.2.5 異步

異步是指，在多道程序環境下，允許多個程序并發執行，但由于資源有限，進程的執行不是一貫到底的，而是走走停停，以不可預知的速度向前推進，這就是進程的異步性。

如果學過數據庫的話，實際上你可以把這里的知識點看出是兩個事務同時對一個資源做請求，但是這里兩個事務最終都會提交，但總是有個先后的，不可能說兩個人同時對一個資源同時使用，這樣就會出現讀寫沖突和寫寫沖突等相關問題。

再舉個例子：

與1號2號的約會相當于兩個進程的處理，每個進程都有各自需要執行的指令。老渣的心相當于有限的系統資源。由于可分配的資源資源有限，進程的執行不是一貫到底的，而是走走停停的，以不可以預知的速度向前推進。

顯然在這里，如果失去了并發性，則系統只能串行地處理各個進程，每個進程的執行會一貫到底。只有系統擁有并發性，才有可能導致異步性。

1.1.2.6 小結

重要考點

• 理解并發和并行的區別
• 并發和共享互為存在條件
• 沒有并發和共享，就談不上虛擬和異步，因此并發和共享是操作系統的兩個最基本的特征

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的王道操作系统考研笔记——1.1.2 操作系统的特征的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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