操作系统（二）操作系统的四个特征

1.2操作系统的四个特征

1.2.1 并发

1.2.2 共享

1.2.3 虚拟

1.2.4 异步

1.2.5 小结

操作系统共有四个基本的特征：并发、共享、虚拟、异步。其中并发和共享是操作系统基本的特征，二者互为存在条件。

1.2.1 并发

提到并发就不得不提并行，这二者是一对既相似又有区别的概念，下面就来分别介绍一下二者。

并发：指两个或多个事件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：指两个或多个事件在同一时刻同时发生。

这么说可能还是有人觉得不清楚，下面来举一个十分形象的例子：现在有两个人A，B他们俩都有两个作业要去完成即作业1以及作业2。A采用并行的方法来完成作业，即同时做作业1以及作业2；B采用并发的方法来完成作业，在8点到9点做作业1，9点到10点做作业2，10点到11点做作业1....依此类推，每隔一个小时去做一类作业，对于B而言我们看到他从8点到11点（宏观）是在做作业1以及作业2，但是在某一个时刻（微观）他只能做一类作业，这就是并发在宏观上是同时发生的，但微观上是交替发生的。

在计算机操作系统中，操作系统的并发性指计算机系统中“同时”运行着多个程序，这些程序宏观上看是同时运行着（我一边在听歌一边登着QQ一边打开浏览器写博客），而微观上看是交替运行的。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。所以并发是操作系统最基本的特征。

现在我们电脑的CPU很少有单核CPU（同一时刻只能执行一个程序，程序必须并发执行），一般都是多核的CPU（同一时刻可以执行多个程序，即程序可以并行地运行），CPU核心数的增加大大提高了我们计算机的性能。

单核CPU在某一时刻只能运行一个程序多核CPU在某一时刻可以运行多个程序

1.2.2 共享

共享：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（进程会在后面去说）共同使用。一般来说，共享方式有两种：互斥共享方式和同时共享方式。

互斥共享方式：系统中的某些资源，虽然可以提供给多个进程使用，但一个时间段内只允许一个进程访问该资源。互斥即相互排斥，只能有一个进程访问资源（如打印机等）。

同时共享方式：系统中的某些资源，允许一个时间段内由多个进程“同时”对它们进行访问。需要注意的是这里的“同时”并非是同一个时刻而是在宏观上同时共享，其实在微观上是分时共享。

举一个例子来说：互斥共享方式：使用QQ和微信进行视频。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，说明两个都在访问硬盘资源，从中读取数据。微观上看，两个进程是交替着访问硬盘的。

1.2.3 虚拟

虚拟：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。大家有没有想过，我们的计算机运行内存可能只有2G，那计算机是怎么能同时运行4G的游戏呢这就是虚拟存储器（空分复用）的作用。同样的在一个双核计算机上，我们往往可以同时运行多个（大于2个）应用程序，这是虚拟处理器（时分复用）的作用。在上述场景中，计算机的硬件并没有变化，但是实际上的确发生了一些变化。因此我们发现如果没有并发，那么在同一时刻只能运行很少的应用程序，那就谈不上虚拟，所以我们说并发是最基本的特征。

1.2.4 异步

异步：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。

由于并发运行的程序会争抢着使用系统资源，而系统中的资源有限，因此进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停的，以不可预知的速度向前推进。如果失去了并发性，即系统只能串行地运行各个程序，那么每个程序的执行会一贯到底。因此只有系统拥有并发性，才有可能导致异步性。

1.2.5 小结