1.3　操作系统的基本特性

批处理要的是利用率和吞吐量，分时要的是及时应答，实时要的是截止时间。三种系统外表不同，底下却共用四条性质：并发、共享、虚拟、异步。后面几节按这四条展开。

并行是指同一时刻真正同时发生；并发是指同一段时间内有多件事情在推进。单处理机无法在同一时刻执行两道程序，但可在一段时间内来回切换，看似同时在执行。要实现真正并行，通常需要多台处理机（或多核）。

正是这种宏观上的同时性，使 CPU 在一道程序等待时能执行另一道，从而提高利用率和吞吐量。下图将两条时间线叠在一起：上方为并行，下方为并发。

指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，由一组机器指令、数据和堆栈等组成的，是一个能独立运行的活动实体。 多个进程之间可以并发执行和交换信息。

两种共享方式

共享是指：内存中同时存在多道进程时，系统资源可供各进程共同使用。常见方式分两种。

时分复用与虚拟

虚拟，即：一个物理实体在逻辑上划分为多份。通信中将一条线路变为多条逻辑信道；操作系统中亦采用同一方法，通过时分复用或空分复用实现。

时分复用是切时间。多道程序每道至少有一个进程，大家轮流占用 CPU，于是每道程序都觉得自己有一台处理器——这就是虚拟处理机。一台物理 I/O 设备按时间分给多个逻辑设备，就是虚拟设备。

空分复用与虚拟存储

空分复用是切空间，不是切时间。内存先划成几块，让几道程序同时住进来，空闲区就不再浪费——利用率提高了。

还不够时，再靠虚拟存储：程序不必一次装完，缺了再调、满了再换。用户感觉到的内存可以比真正的芯片大得多。提高利用率，和在逻辑上把容量做大，是空分复用的两面：先分区同住，再不够就靠虚拟存储。

代价也清楚：一份物理资源如果被分成 N 份逻辑资源，每一份平均摊到的时间或空间，都超不过原来的 1/N。下图左边是切时间，右边是切空间。

多道程序同时推进，但谁先完成、中间停顿多久，事先无法确定，这称为异步性。单处理机同一时刻只能执行一个进程，其余处于等待状态；进程常常是执行一段、等待 I/O、再被调度回来，间断执行，结束次序也随之不同。下图中的灰段即为等待。

这不代表结果可以随便变。只要同步机制是对的、运行环境相同，同一作业执行多次，仍应得到完全相同的结果。