操作系統的基本特征和主要功能

1.操作系統的基本特征

• 並發
• 共享
• 虛擬
• 異步性

1.1並發

所謂並發是指在內存中放多道作業，在一個時間段上來看，每一道作業都能不同程度地向前推進，但在任何一個時間點上只能有一道占用CPU。
操作系統是一個並發系統，各進程間的並發，系統與應用間的並發。

與並發相關的倆個概念

• 串行：在內存中每次只能放一道作業，只有它完全執行完后別的作業才能進入內存執行。
• 並行：存在於有多個CPU的環境中，在內存中放多道作業，在任一時間點上都可能有多道作業在不同的CPU上同時執行。

1.2共享

共享：系統中的資源可供內存中多個並發執行的進程（線程）同時使用。

兩種資源共享方式：

• 互斥共享方式（臨界/獨占資源）
• 同時訪問方式

並發與共享互為條件！

1.2虛擬

虛擬是指通過某種技術，將一個物理實體變為若干個邏輯上的對應物。

用來實現虛擬的技術，被稱為虛擬技術。

如：

• CPU：每個用戶（進程）的“虛處理機”。
• 存儲器：每個進程都占有的地址空間（指令+數據+堆棧）。
• 顯示設備：多窗口或虛擬終端。
• 打印設備：將臨界資源變為同時訪問資源。

異步性

異步性是指在多道程序的環境下，每個程序不知何時執行、何時暫停，即它們以不可預知的速度向前推進。
但同時，操作系統應保證程序的執行結果是可再現的。即只要運行環境相同，一個作業的多次運行都會得到相同的結果。

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2.操作系統的主要功能##

2.1處理機管理系統###

處理機是最重要的資源，現代操作系統允許多個程序共享處理機，按照某種算法（分時﹑優先級）交替地使用處理機。

處理機管理包括以下幾方面:

• 進程控制:創建和撤銷進程。
• 進程同步(進程互斥方式、進程同步方式):對諸進程的運行進行協商。
• 進程通信：是進程之間的信息交換。
• 調度：按照一定的算法把處理機分配給進程。

2.2儲存器管理功能###

存儲器管理主要是為多道程序的運行提供良好的環境。存儲器管理要具備下列功能：

• 內存分配
• 內存保護：使多道程序間互不干擾。
• 地址映射：把程序中的邏輯地址映射為物理地址。
• 內存擴充：用輔存擴充主存，實現“虛擬存儲器”。

2.3設備管理功能###

最龐大、最繁瑣的部分，因為：

• 物理設備品種繁多、用法各異。
• 各種外設能和主機並行工作。
• 主機與各類外設備速度極不匹配，級差很大。

設備管理主要是完成用戶的I/O請求。它的主要功能包括：

• 緩沖管理：為設備提供緩沖區以緩和CPU同設備的I/O速度不匹配的矛盾。
• 設備分配
• 設備處理

2.4文件管理功能###

文件管理主要是使用戶能方便、安全地使用各種信息資源。主要功能包括：

• 文件存儲空間的管理
• 目錄管理
• 文件的讀/寫管理的保護

2.5用戶接口###

為方便用戶使用計算機，操作系統還應提供友好的用戶接口。該接口通常是以下列方式提供給用戶的：

• 命令接口
• 程序接口
• 圖形用戶接口

2.6現代操作系統的新功能###

1. 系統安全
   • 認證技術
   • 密碼技術
   • 訪問控制技術
   • 反病毒技術
2. 網絡的功能服務
   • 網絡通信
   • 資源管理
   • 應用互操作
3. 支持多媒體
   • 接納控制功能
   • 實時調度
   • 多媒體文件的存儲