操作系统的基本特征和主要功能

1.操作系统的基本特征

• 并发
• 共享
• 虚拟
• 异步性

1.1并发

所谓并发是指在内存中放多道作业，在一个时间段上来看，每一道作业都能不同程度地向前推进，但在任何一个时间点上只能有一道占用CPU。
操作系统是一个并发系统，各进程间的并发，系统与应用间的并发。

与并发相关的俩个概念

• 串行：在内存中每次只能放一道作业，只有它完全执行完后别的作业才能进入内存执行。
• 并行：存在于有多个CPU的环境中，在内存中放多道作业，在任一时间点上都可能有多道作业在不同的CPU上同时执行。

1.2共享

共享：系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程（线程）同时使用。

两种资源共享方式：

• 互斥共享方式（临界/独占资源）
• 同时访问方式

并发与共享互为条件！

1.2虚拟

虚拟是指通过某种技术，将一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。

用来实现虚拟的技术，被称为虚拟技术。

如：

• CPU：每个用户（进程）的“虚处理机”。
• 存储器：每个进程都占有的地址空间（指令+数据+堆栈）。
• 显示设备：多窗口或虚拟终端。
• 打印设备：将临界资源变为同时访问资源。

异步性

异步性是指在多道程序的环境下，每个程序不知何时执行、何时暂停，即它们以不可预知的速度向前推进。
但同时，操作系统应保证程序的执行结果是可再现的。即只要运行环境相同，一个作业的多次运行都会得到相同的结果。

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2.操作系统的主要功能##

2.1处理机管理系统###

处理机是最重要的资源，现代操作系统允许多个程序共享处理机，按照某种算法（分时﹑优先级）交替地使用处理机。

处理机管理包括以下几方面:

• 进程控制:创建和撤销进程。
• 进程同步(进程互斥方式、进程同步方式):对诸进程的运行进行协商。
• 进程通信：是进程之间的信息交换。
• 调度：按照一定的算法把处理机分配给进程。

2.2储存器管理功能###

存储器管理主要是为多道程序的运行提供良好的环境。存储器管理要具备下列功能：

• 内存分配
• 内存保护：使多道程序间互不干扰。
• 地址映射：把程序中的逻辑地址映射为物理地址。
• 内存扩充：用辅存扩充主存，实现“虚拟存储器”。

2.3设备管理功能###

最庞大、最繁琐的部分，因为：

• 物理设备品种繁多、用法各异。
• 各种外设能和主机并行工作。
• 主机与各类外设备速度极不匹配，级差很大。

设备管理主要是完成用户的I/O请求。它的主要功能包括：

• 缓冲管理：为设备提供缓冲区以缓和CPU同设备的I/O速度不匹配的矛盾。
• 设备分配
• 设备处理

2.4文件管理功能###

文件管理主要是使用户能方便、安全地使用各种信息资源。主要功能包括：

• 文件存储空间的管理
• 目录管理
• 文件的读/写管理的保护

2.5用户接口###

为方便用户使用计算机，操作系统还应提供友好的用户接口。该接口通常是以下列方式提供给用户的：

• 命令接口
• 程序接口
• 图形用户接口

2.6现代操作系统的新功能###

1. 系统安全
   • 认证技术
   • 密码技术
   • 访问控制技术
   • 反病毒技术
2. 网络的功能服务
   • 网络通信
   • 资源管理
   • 应用互操作
3. 支持多媒体
   • 接纳控制功能
   • 实时调度
   • 多媒体文件的存储