电脑系统的核心特征可分为以下四大类,这些特征共同定义了操作系统的基本功能和行为:
一、并发性(Concurrency)
定义 并发性指多个事件在时间间隔内交替发生,宏观上表现为同时执行,微观上是顺序执行。
实现机制
通过多道程序技术,操作系统为每个程序建立独立进程,实现资源共享和交替执行。例如,单核CPU通过时间片轮转调度多个进程。
与并行性的区别
并行性要求事件在同一时刻同时发生(如多核CPU),而并发性仅要求事件在时间间隔内交替发生。
二、共享性(Sharing)
定义
共享性指系统资源(如内存、文件、设备)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(如数据库连接)。 同时共享
存在条件 共享性以并发性为前提,没有并发性则无需共享。
三、虚拟性(Virtuality)
定义
虚拟性通过技术手段将物理资源(如CPU、存储、设备)抽象为逻辑资源,提高资源利用率。
实现技术
时分复用: 将物理设备速度划分为N份,通过时间片轮转分配给多个虚拟设备。 空分复用
典型应用 虚拟机技术(如VMware)和虚拟内存管理是虚拟性的常见应用。
四、异步性(Asynchronicity)
定义
异步性指进程以不可预知的速度推进,操作系统无需等待进程完成即可调度其他任务。
实现机制
通过事件驱动编程和回调机制,操作系统可同时处理多个异步任务(如I/O操作、网络请求)。
优势
提高系统响应性和资源利用率,避免进程因等待资源而阻塞。
补充说明
设备无关性: 操作系统通过驱动程序抽象硬件,实现设备与软件的解耦。 多任务性
以上特征共同构成了操作系统的核心架构,使其能够高效管理硬件资源、调度进程并提供用户友好的交互界面。