操作系统特征学习卡片

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操作系统四个基本特征

1. 并发
多个事件在同一时间间隔内发生
2. 共享
资源供多个并发进程共同使用
3. 虚拟
将物理实体变为多个逻辑对应物
4. 异步
进程因资源竞争走走停停

核心关系:并发和共享是最基本特征,互为存在条件

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并发 vs 并行

并发 (Concurrency)
多个事件在同一时间间隔内发生
宏观上同时,微观上交替
单核CPU只能并发
并行 (Parallelism)
多个事件在同一时刻发生
真正同时执行
需要多核CPU支持

示例:老渣并发约会 vs 小渣并行约会

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共享的两种方式

1. 互斥共享
一个时间段内只允许一个进程访问
示例:摄像头设备(QQ视频时微信不能用)
2. 同时共享
允许多个进程"同时"访问
微观上可能交替
示例:QQ和微信同时发送文件(交替访问硬盘)
特例:扬声器可被真正同时使用
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并发与共享的关系

互为存在条件:

  • 失去并发性 → 系统单程序运行 → 共享性无意义
  • 失去共享性 → 进程无法共同访问资源 → 无法实现并发

典型场景:

QQ和微信并发执行需要共享访问硬盘资源

没有并发和共享就谈不上虚拟和异步

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虚拟性

定义
将物理实体变为多个逻辑对应物
物理实际存在,逻辑用户感知
实现技术
1. 空分复用:如虚拟存储器技术
2. 时分复用:如虚拟处理器技术
与并发关系
没有并发性就失去虚拟意义(单程序无需虚拟)
示例:4GB物理内存表现为更大逻辑内存
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异步性

定义
多道程序并发执行时,进程因资源竞争走走停停,推进速度不可预知
示例分析
老渣约会场景:两道程序竞争"真心"资源
可能执行序列1:
- 8-9点:执行一号指令1(吃饭)
- 9-10点:执行一号指令2(给心)→资源被一号占有
- 10-11点:二号请求给心被阻塞
与并发关系
只有存在并发性才可能产生异步性
串行执行则无异步