1、知识总览

操作系统有并发、共享、虚拟、异步四个基本特征，并发和共享是两个最基本的特征，二者互为存在条件；

2、操作系统的特征 —— 并发

并发：指两个或者多个时间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：指两个或者多个事件在同一时刻同时发生；

并发 VS 并行

eg：假设小渣和老渣每人有两个女朋友。任务1：和一号约会；任务2：和二号约会；

操作系统的并发性指计算机系统中同时存在多个运行着的程序。

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，但是宏观上看起来就像同时执行）。

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；因为当代人使用计算机绝对有4个以上的程序需要同时工作。

3、操作系统的特征 —— 共享

共享即资源共享，是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。

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，但是一个时间段内只允许一个进程访问该资源；
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“同时”往往是宏观上的，而在微观上，这些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：

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，两边都在同时读取并发送文件，说明两个进程都在访问硬盘资源，从中读取数据。微观上，两个进程是交替着访问硬盘的；

4、并发和共享的关系

并发性指计算机系统中同时存在多个运行着的程序；
共享性是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；

通过上面的例子来看并发与共享的关系：使用QQ发送文件A，同时使用微信发送文件B。

两个进程正在并发执行（并发性）；
需要共享地访问硬盘资源（共享性）；

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QQ和微信不能同时访问硬盘资源，就无法实现同时发送文件，也就无法并发；

因此，并发性和共享性是互为存在条件，两者缺一不可；

5、操作系统的特征 —— 虚拟

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，而逻辑上对应物（后者）是用户感受到的；

举个例子一：

游戏GTA5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，但是我的电脑只有4GB的内存；

问题：这些程序同时运行需要的内存远大于4GB，那么为什么它们还可以在我的电脑上同时运行呢？

答案：这是虚拟存储器技术，实际上只有4GB，在用户看来似乎远远大于4GB；虚拟存储器技术使用的是虚拟技术中的“空分复用技术”；

举个例子二：

某单核CPU的计算机中，用户打开了以下程序软件：QQ、微信、浏览器、迅雷、视频播放器；

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的电脑中能同时运行这么多个程序呢？

答案：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在为自己服务；虚拟处理器技术是虚拟技术中的“时分复用技术”，微观上处理机在各个微小的时间段内交替着为各个进程服务；

虚拟技术：

空分复用技术，如虚拟存储器技术；
时分复用技术，如虚拟处理器；

显然，如果失去了并发性，则一个时间段内系统中只需运行一道程序，那么就失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；

6、操作系统的特性 —— 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；

举个例子：老渣要和两个女孩并发约会；

有以下执行：

一号的指令1：老渣陪我吃饭；
一号的指令2：老渣把心给我；
二号的指令1：老渣把心给我；
二号的指令2：老渣陪我吃饭；

老渣的可能约会方式：

8点到9点：约会一号，陪一号吃饭；
9点到10点：约会一号，把心给一号；
10点到11点：约会二号，把心给二号；
11点到12点：约会二号，陪二号吃饭；

在和一号约会的时候，；老渣把心给了一号，因此在和二号约会的时候，只能等一号把心还回来，这样老渣才能把心给二号，这时候二号的约会进程才能继续执行。

与一号、二号的约会相当于对两个进程的处理，每个进程都有各自需要执行的指令；
老渣的心相当于有限的系统资源，由于可分配的资源有限，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的；

显然，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。只有系统拥有并发性，才有可能导致异步性。

7、总结

理解并发和并行的区别；
并发和共享互为存在条件；
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中的两个最基本的特征；

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