操作系统的四个基本特征1.并发concurrence并行性与并发性这两个概念是既相似又区别的两个概念。并行性是指两个或者多个事件在同一时刻发生这是一个具有微观意义的概念即在物理上这些事件是同时发生的而并发性是指两个或者多个事件在同一时间的间隔内发生它是一个较为宏观的概念。在多道程序环境下并发性是指在一段时间内有多道程序在同时运行但在单处理机的系统中每一时刻仅能执行一道程序故微观上这些程序是在交替执行的。应当指出通常的程序是静态实体它们是不能并发执行的。为了使程序能并发执行系统必须分别为每个程序建立进程。进程又称任务简单来说是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位它是一个活动的实体。多个进程之间可以并发执行和交换信息。一个进程在运行时需要运行时需要一定的资源如cpu存储空间及i/o设备等。在操作系统中引入进程的目的是使程序能并发执行。2.共享sharing所谓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。由于资源的属性不同故多个进程对资源的共享方式也不同可以分为:互斥共享方式和同时访问方式3.虚拟virtual是指通过技术吧一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。在操作系统中虚拟的实现主要是通过分时的使用方法。显然如果n是某一个物理设备所对应的虚拟逻辑设备数则虚拟设备的速度必然是物理设备速度的1/n。4.异步asynchronism在多道程序设计环境下允许多个进程并发执行由于资源等因素的限制通常进程的执行并非一气呵成而是以走走停停的方式运行。内存中每个进程在何时执行何时暂停以怎样的方式向前推进每道程序总共需要多少时间才能完成都是不可预知的。或者说进程是以一步的方式运行的。尽管如此但只要运行环境相同作业经过多次运行都会获得完全相同的结果因此异步运行方式是运行的。可见操作系统为了使程序并发执行而产生了进程。进程的定义:可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程。进程的特征:1.动态性进程既然是进程实体的执行过程因此进程是有一定的生命期。而程序只是一组有序指令的集合并放在某种介质上本身无运行的含义因此程序是个静态的实体。2.并发性3.独立性这是指进程实体是一个能独立运行的基本单位同时也是系统种独立获得资源和调度的基本单位。4.异步性5.结构特征从结构上看进程实体是由程序段、数据段及进程控制块三部分组成。进程控制块PCB:进程控制块是进程实体的一部分它记录了操作系统所需要的、用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。os是根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理的关于进程的总结:定义:可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程每个进程有一个自己的地址空间以及一个单一的控制流程。要解决的问题:为了使程序能并发执行要并发执行就要隔离进程使进程独立即每个进程有属于自己的数据段、程序段、进程控制块线程的出现:我们首先回顾进程的两个基本属性:1进程使一个可拥有资源的独立单位2进程同时又是一个可以独立调度和分派的基本单位。正是由于这两个基本属性才使进程成为一个能独立运行的基本单位从而构成了进程并发执行的基础。为了使程序能并发执行系统必须进行以下操作:1创建进程。创建一个进程时必须为之人、分配所必需的、除处理器以外的所有资源如内存空间、I/O设备以及建立相应的PCB.2撤消进程。系统在撤消进程时需要先对这这些资源进行回收然后再撤销PCB.3进程切换。在对进程进行切换时由于要保留当前进程的CPU环境和设置新选中的进程的CPU环境为此须花费不少处理器时间。简言之由于进程是一个资源的拥有者因而在进程的创建、撤销、和切换的过程中系统必须为之付出较大的时空开销也正因为如此在系统中设置的进程的数目不宜过多进程的切换的频率也不宜过高但这也就限制了并发程度的进一步提高。为了解决这个问题不少操作系统的学者们想到:将进程的两个属性分开由操作系统分开处理。即对作为调度和分派的基本单位不同时作为独立分配资源的单位以使之轻装运行而对拥有资源的基本单位又不频繁地对之进行切换在这种思想的指导下产生了线程的概念。线程引入的原因:为了减少程序并发执行所付出的时空开销使os具有更好的并发性。在引入线程的os中线程是进程中的一个实体进程中的一个或多个指令执行流是被系统独立调度和分派的基本单位。线程基本上不再拥有系统资源只拥有一点在运行中必不可少的资源如程序计数器、寄存器和栈但它可与同属一个进程的其他线程功能共享进程所拥有的全部资源。线一个线程可以创建和撤销另一个线程同一进程中的多个线程之间可以并发执行。线程与进程的比较:线程具有许多传统进程所具有的特征故又称为轻型线程或进程元而把传统的进程称为重型进程。在引入了线程的os中通常一个进程拥有若干个线程。下面从四个方面来比较线程与进程。1.调度在原始的OS中拥有资源的基本单位和独立调度、分配的基本单位都是进程。而在引入线