操作系统的基本特性

一、并发Concurrence

1.并行性：两个或多个事件在同一时刻发生。
2.并发性：两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，指在一段时间内宏观上有多个程序在同时运行；但在单处理机系统中，每一时刻却仅有一道程序执行，故微观上这些程序只能是分时地交替执行。
3.并发性使OS提高系统中的资源利用率，增加系统的吞吐量。
4.计算机系统若存在多个处理机，并发执行的程序可被分配到多个处理机上是实现并行执行。
5.进程：在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，由一组机器指令、数据和堆栈等组成，是一个能独立运行的活动实体；多个进程之间可以并发执行和交换信息。

进程和并发是现代操作系统中最重要的基本概念，也是操作系统运行的基础。

二、共享Sharing

1.OS环境下的资源共享（资源复用），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；宏观上限定了时间——内存期间，地点——内存。
2.目前主要以如下两种方式实现资源共享：
1>互斥共享方式：
临界资源（独占资源）：在一段时间内只允许一个进程访问的资源；
系统中大多数物理设备，以及栈、变量和表格，都属于临界资源；
系统中必须配置某种机制，用于保证诸进程互斥地使用临界资源。
2>同时访问方式：
单处理机环境下，在宏观意义上认为"同时"访问；而在微观意义上，进程对资源的访问交替进行；
典型范例：磁盘设备和一些用重入码[^1]编写的文件。

并发和共享是多用户（多任务）OS的两个最基本的特征，又是互为存在条件。

三、虚拟Virtual

1.虚拟的概念：在OS中，把通过某种技术将一个物理实体变为若干个逻辑上的对应的功能。
2.虚拟技术：用于实现虚拟的技术。
1>时分复用技术:利用某设备为一用户服务的空闲时间，又转去为其他用户服务，使设备得到最充分的利用。
1）虚拟处理机技术：利用多道程序设计技术，为每道程序建立至少一个进程，让多道程序并发执行，从而将一台物理上的处理机虚拟为多台逻辑上的处理机，在每台逻辑处理机上运行一道程序，每个终端用户所感觉到专门为他服务的处理机即虚拟处理机；
2）虚拟设备技术：将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑上的I/O设备，并允许每个用户占用一台逻辑上的I/O设备；即可使原来仅允许在一段时间内由一个用户访问的设备（临界资源）变为允许多个用户"同时"访问的共享设备，宏观上"同时"为多个用户服务。
2>空分复用技术:利用存储器的空闲空间分区域存放和运行其它的多道程序，以此提高内存利用率；
单纯的空分复用存储器不能实现在逻辑上扩大存储器容量的功能，还要引入虚拟存储技术；而虚拟存储技术的本质是实现内存的时分复用，即它可以通过时分复用内存的方式，使一道程序仅在远小于它的内存空间中运行。

时分复用方法，即对某一物理设备进行时分复用，设N为某物理设备所对应的虚拟逻辑设备数，则每台虚拟设备的平均速度<=物理设备速度的1/N；同理，空分复用方法，一台虚拟设备平均占用的空间<=物理设备所拥有空间的1/N。

四、异步Asynchronism

进程是以不可预知的速度向前推进，即进程的异步性；但只要在OS中配置有完善的进程同步机制，且运行环境相同，即作业即便经过多次运行，也都会得到完全相同的结果。