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操作系统有什么特征

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操作系统作为管理计算机资源的系统软件,具有以下核心特征:

一、并发性

定义

指在同一时间间隔内执行多个程序的能力,宏观上程序同时运行,微观上通过时间片轮转或优先级调度实现交替执行。

实现方式

- 单核CPU通过时间分片技术实现多任务交替执行;

- 多核CPU支持真正的并行执行。

与并行的区别

并发是宏观同时、微观交替,而并行是微观同时、宏观同时。

二、共享性

定义

系统资源(如内存、文件、设备等)可供多个进程共同使用。

共享方式

- 互斥共享:

同一时间仅允许一个进程访问资源(如摄像头、文件锁);

- 同时共享:多个进程可同时访问资源(如网络带宽、硬盘读写)。

存在条件

并发性是共享性的前提,失去并发性则共享性无意义。

三、虚拟性

定义

通过技术将物理资源(如内存、设备)抽象为逻辑资源(如虚拟内存、虚拟设备)。

实现技术

- 内存虚拟化:

如分时系统将物理内存分给多个逻辑地址空间;

- 设备虚拟化:如虚拟硬盘、网络地址转换(NAT)。

优势

提高资源利用率,简化资源管理(如内存不足时通过交换空间扩展)。

四、异步性

定义

多个程序或进程的执行顺序和速度不可预测,系统需应对资源竞争和中断。

表现形式

- 程序运行时间、顺序的不确定性;

- 外部输入(如键盘、网络)的随机性。

管理策略

通过调度算法(如优先级调度、时间片轮转)优化执行顺序。

补充说明

多道程序设计:

在单核CPU下通过多任务调度实现宏观并行,属于并发的一种实现方式。

资源管理:操作系统通过进程管理、内存管理、设备管理等功能协调资源分配。

以上特征共同构成了操作系统的核心能力,使其能够高效管理硬件资源、提供多任务处理能力,并为用户提供稳定、便捷的计算机使用环境。