408 考研《操作系统》第一章第一节：操作系统的概念和特征

教程：

1. 操作系统的概念https://www.bilibili.com/video/BV1YE411D7nH/?p=2&share_source=copy_web&vd_source=d228985826b563972268952905224139
2. 操作系统的特征
   https://www.bilibili.com/video/BV1YE411D7nH/?p=3&share_source=copy_web&vd_source=d228985826b563972268952905224139

1. 操作系统的概念、功能和目标

1.1 大家熟悉的操作系统

1.2 操作系统的概念

一台电脑的诞生~

Step 1：厂家组装一台裸机

Step 2：出售前安装操作系统

Step 3：用户安装应用程序（eg：QQ）

Step 4：使用 QQ 聊天

操作系统：

1. 负责管理协调硬件、软件等计算机资源的工作
2. 为上层的应用程序、用户提供简单易用的服务
3. 操作系统是系统软件，而不是硬件
   

1.3 操作系统的功能和目标

---

---

1.3.1 操作系统的功能和目标——作为系统资源的管理者

---

1.3.2 操作系统的功能和目标——作为用户和计算机硬件之间的接口

---

---

1.3.3 操作系统的功能和目标——作为最接近硬件的层次

1.4 总结

2. 操作系统的特征

2.1 操作系统的四个特征

2.1.1 操作系统的特征——并发

并发：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的，但微观上是交替发生的。

常考易混概念——并行：指两个或多个事件在同一时刻同时发生。

---

---

操作系统的并发性指计算机系统中“同时”运行着多个程序，这些程序宏观上看是同时运行着的，而微观上看是交替运行的。

操作系统就是伴随着“多道程序技术”而出现的。因此，操作系统和程序并发是一起诞生的。

当今的计算机，一般都是多核CPU，比如Intel的第八代i3处理器就是4核CPU,这意味着同一时刻可以有4个程序并行执行，但是操作系统的并发性依然必不可少.
当代人使用计算机绝对有4个以上的程序需要同时工作。

注意（重要考点）：

• 单核CPU同一时刻只能执行一个程序，各个程序只能并发地执行

• 多核CPU同一时刻可以同时执行多个程序，多个程序可以并行地执行

2.1.2 操作系统的特征——共享

共享即资源共享，是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

所谓的“同时”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的（即分时共享）

生活实例：

• 互斥共享方式：使用QQ和微信视频。同一时间段内摄像头只能分配给其中一个进程。

• 同时共享方式：使用QQ发送文件A，同时使用微信发送文件B。宏观上看，两边都在同时读取并发送文件，说明两个进程都在访问硬盘资源，从中读取数据。微观上看，两个进程是交替着访问硬盘的。

2.1.3 操作系统的特征——并发和共享的关系

2.1.4 操作系统的特征——虚拟

虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体（前者）是实际存在的，而逻辑上对应物（后者）是用户感受到的。

---

举例1：

背景知识：一个程序需要放入内存并给它分配CPU才能执行

GTA5需要4GB的运行内存，QQ 需要256MB的内存，迅雷需要256MB的内存，网易云音乐需要256MB的内存……
我的电脑：4GB内存
问题：这些程序同时运行需要的内存远大于4GB，那么为什么它们还可以在我的电脑上同时运行呢？
答：这是虚拟存储器技术。实际只有4GB的内存，在用户看来似乎远远大于4GB。

---

举例2：

某单核CPU的计算机中，用户打开了以下软件。。。

问题：既然一个程序需要被分配CPU才能正常执行，那么为什么单核CPU的电脑中能同时运行这么多个程序呢？
答：这是虚拟处理器技术。实际上只有一个单核CPU，在用户看来似乎有6个CPU在同时为自己服务。

---

---

2.1.5 操作系统的特征——异步

异步是指，在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进，这就是进程的异步性。

2.2 总结

重要考点：

1. 理解并发和并行的区别
2. 并发和共享互为存在条件
3. 没有并发和共享，就谈不上虚拟和异步，因此并发和共享是操作系统的两个最基本的特征