计算机操作系统的基本特性
2018-02-20 14:02
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批处理系统、分时系统和实时系统这三种基本操作系统都具有四个共性:并发性、共享性、虚拟性、异步性;
(一)并发性
1、并发性与并行性
并行性:两个或多个事件在同一时刻发生;
并发性:两个或多个事件在同一时间间隔内发生;
2、进程
概念:进程是系统中能够独立运行并作为资源分配的基本单位,由一组机器指令、数据以及堆栈组成;
作用:程序是静态实体,不能独立运行也不能与其他程序并发运行。通过为属于同一应用程序的几个程序分别建立进 程可以实现这几个进程的并发执行;也可以为在内存中的多个用户程序分别建立进程,使得这些进程可以并发执行 , 即实现多道程序运行。因此,进程的引入可以极大提高资源的利用率以及系统的吞吐量。
3、线程
在引入线程的OS中,进程作为资源分配的基本单位,因此调度进程时付出的开销较大;线程作为独立运行和独立调度的 基本单位,由于线程比进程更小,基本上不拥有系统资源,故对它的调度所付出的开销就会小得多,能更高效地提高系 统内多个程序间并发执行的程度。线程的引入是现代操作系统的重要标志。
(二)共享性
概念:是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用。也称资源共享或资源复用。
实现资源共享的两种主要方式:
互斥共享方式:在一段时间内只允许一个进程(线程)访问该资源。把在一段时间内只允许一个进程访问的资源称为临 界资源或独占资源。计算机系统中的大多数物理设备,以及某些软件中所用的栈、变量和表格,都属于临界资源。
同时访问方式:系统中还有另一类资源,允许在一段时间内由多个进程“同时”对它们进行访问。这里所谓的“同 时”,在单处理机环境下往往是宏观上的,而在微观上,这些进程可能是交替地对该资源进行访问。
(三)虚拟技术
1、概念:通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。
2、虚拟技术的两种实现方式:
(1)时分复用技术
概念:时分复用技术即分时使用技术
虚拟处理机技术:在虚拟处理机技术中,利用多道程序设计技术,为每道程序建立一个进程,让多道程
序并发地执行,以此来分时使用一台处理机。我们把用户所感觉到的处理机称为虚拟处理器。时分复用技术是利用 处理机的空闲时间来运行其它的程序,使处理机的利用率得以提高
虚拟设备技术:我们还可以通过虚拟设备技术,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,这样便可使原来仅允许在一段时间内由一个用户访问的设备(即临界 资源),变为在一段时间内允许多个用户同时访问的共享设备。
(2)空分复用技术
空分复用技术的两种实现:
虚拟磁盘技术:
虚拟存储器技术:空分复用则是利用存储器的空闲空间来存放其它的程序,以提高内存的利用率。但是,单纯的空 分复用存储器只能提高内存的利用率,并不能实现在逻辑上扩大存储。而虚拟存储技术在本质上就是使内存分时复 用。它可以使一道程序通过时分复用方式,在远小于它的内存空间中运行。 例如,一个 100 MB 的应用程序可以 运行在 20 MB 的内存空间。器容量的功能,必须引入虚拟存储技术才能达到此目地。
(四)异步性
进程是以人们不可预知的速度向前推进,此即进程的异步性(Asynchronism)。
(一)并发性
1、并发性与并行性
并行性:两个或多个事件在同一时刻发生;
并发性:两个或多个事件在同一时间间隔内发生;
2、进程
概念:进程是系统中能够独立运行并作为资源分配的基本单位,由一组机器指令、数据以及堆栈组成;
作用:程序是静态实体,不能独立运行也不能与其他程序并发运行。通过为属于同一应用程序的几个程序分别建立进 程可以实现这几个进程的并发执行;也可以为在内存中的多个用户程序分别建立进程,使得这些进程可以并发执行 , 即实现多道程序运行。因此,进程的引入可以极大提高资源的利用率以及系统的吞吐量。
3、线程
在引入线程的OS中,进程作为资源分配的基本单位,因此调度进程时付出的开销较大;线程作为独立运行和独立调度的 基本单位,由于线程比进程更小,基本上不拥有系统资源,故对它的调度所付出的开销就会小得多,能更高效地提高系 统内多个程序间并发执行的程度。线程的引入是现代操作系统的重要标志。
(二)共享性
概念:是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用。也称资源共享或资源复用。
实现资源共享的两种主要方式:
互斥共享方式:在一段时间内只允许一个进程(线程)访问该资源。把在一段时间内只允许一个进程访问的资源称为临 界资源或独占资源。计算机系统中的大多数物理设备,以及某些软件中所用的栈、变量和表格,都属于临界资源。
同时访问方式:系统中还有另一类资源,允许在一段时间内由多个进程“同时”对它们进行访问。这里所谓的“同 时”,在单处理机环境下往往是宏观上的,而在微观上,这些进程可能是交替地对该资源进行访问。
(三)虚拟技术
1、概念:通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。
2、虚拟技术的两种实现方式:
(1)时分复用技术
概念:时分复用技术即分时使用技术
虚拟处理机技术:在虚拟处理机技术中,利用多道程序设计技术,为每道程序建立一个进程,让多道程
序并发地执行,以此来分时使用一台处理机。我们把用户所感觉到的处理机称为虚拟处理器。时分复用技术是利用 处理机的空闲时间来运行其它的程序,使处理机的利用率得以提高
虚拟设备技术:我们还可以通过虚拟设备技术,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,这样便可使原来仅允许在一段时间内由一个用户访问的设备(即临界 资源),变为在一段时间内允许多个用户同时访问的共享设备。
(2)空分复用技术
空分复用技术的两种实现:
虚拟磁盘技术:
虚拟存储器技术:空分复用则是利用存储器的空闲空间来存放其它的程序,以提高内存的利用率。但是,单纯的空 分复用存储器只能提高内存的利用率,并不能实现在逻辑上扩大存储。而虚拟存储技术在本质上就是使内存分时复 用。它可以使一道程序通过时分复用方式,在远小于它的内存空间中运行。 例如,一个 100 MB 的应用程序可以 运行在 20 MB 的内存空间。器容量的功能,必须引入虚拟存储技术才能达到此目地。
(四)异步性
进程是以人们不可预知的速度向前推进,此即进程的异步性(Asynchronism)。
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