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
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
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
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。