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操作系统基本概念与发展历程
考情分析
OS 基本概念属于概述章节，选择题常考操作系统的特征和功能分类。🔥🔥 中频。
你每天都在用操作系统，但如果去掉它，硬件只是一堆不会自己运转的芯片——操作系统到底做了什么，让一堆硬件变成了"可用的电脑"？
操作系统的定义
操作系统（Operating System）是控制和管理计算机硬件与软件资源、合理组织调度计算机工作和资源分配的程序集合，是用户与硬件之间的接口。
三个身份
| 身份 | 说明 |
|---|---|
| 资源管理者 | 管理处理器、存储器、I/O 设备、文件等资源 |
| 用户接口 | 提供命令接口、程序接口（系统调用）、GUI |
| 扩充机器 | 将裸机扩展为功能更强大的虚拟机器 |
操作系统的功能
| 功能 | 管理对象 | 典型机制 |
|---|---|---|
| 处理器管理 | CPU | 进程调度、进程同步与互斥 |
| 存储器管理 | 内存 | 地址映射、内存分配与回收、虚拟内存 |
| 设备管理 | I/O 设备 | 缓冲、设备分配、驱动程序 |
| 文件管理 | 文件 | 目录管理、存储空间管理、文件保护 |
操作系统的四个特征
| 特征 | 说明 |
|---|---|
| 并发 | 多个事件在同一时间段内发生（宏观并行、微观交替）——就像一个厨师在多个灶台之间来回切换，虽然同一时刻只炒一个菜，但一段时间内几道菜都在推进 |
| 共享 | 资源可供多个并发进程共同使用 |
| 虚拟 | 将物理实体变为逻辑上的对应物（虚拟处理器、虚拟内存） |
| 异步 | 进程以不可预知的速度推进 |
核心中的核心
并发和共享是最基本的特征，二者互为存在条件。没有并发就谈不上共享；没有共享，并发也无法实现。虚拟和异步都以并发和共享为前提。
并发 vs 并行
| 概念 | 含义 |
|---|---|
| 并发（Concurrency） | 同一时间段内多个程序交替执行（单核也能并发） |
| 并行（Parallelism） | 同一时刻多个程序同时执行（需要多核/多处理器） |
共享的两种方式
| 方式 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|
| 互斥共享 | 同一时刻只允许一个进程使用 | 打印机 |
| 同时共享 | 宏观上多个进程"同时"使用（微观交替） | 磁盘文件 |
操作系统的发展历程
| 阶段 | 特点 | 关键技术 |
|---|---|---|
| 手工操作 | 用户独占全机，CPU 等待 I/O | 无 |
| 单道批处理 | 自动顺序执行一批作业 | 监督程序 |
| 多道批处理 | 多个作业同时驻留内存，交替执行 | 中断、通道 |
| 分时系统 | 多用户通过终端交互，按时间片轮转 | 时间片 |
| 实时系统 | 对响应时间有严格要求 | 优先级调度 |
多道批处理的优势
- CPU 利用率高：一个作业等待 I/O 时，CPU 执行另一个作业
- 内存利用率高：多个作业共享内存
- 吞吐量大：单位时间完成的作业多
分时 vs 实时
| 比较 | 分时系统 | 实时系统 |
|---|---|---|
| 目标 | 交互性好 | 响应及时 |
| 调度方式 | 时间片轮转 | 抢占式优先级调度 |
| 可靠性 | 一般要求 | 高可靠性 |
| 分类 | — | 硬实时 / 软实时 |
硬实时：必须在截止时间前完成（如导弹控制），否则后果严重。
软实时：偶尔超时可接受（如视频播放），体验下降但不致命。
易错
并发和并行的区别是选择题必考点：
- 并发：同一时间段内交替执行，单核也能并发
- 并行：同一时刻同时执行，需要多核/多处理器
常见错误："单核CPU不能实现并发"——错，单核通过时间片轮转可以实现并发（宏观并行、微观串行）。单核不能实现的是并行。
考研高频考点
- 🔥🔥🔥 操作系统的四个特征（并发/共享/虚拟/异步）
- 🔥🔥🔥 并发与共享是最基本的特征，互为存在条件
- 🔥🔥 并发 vs 并行的区别
- 🔥🔥 多道批处理系统的特点
- 🔥 分时系统 vs 实时系统的区别
- 🔥 硬实时 vs 软实时
操作系统的概念和特征是宏观框架，但 OS 在运行时需要区分"谁可以做什么"——下一篇来看 CPU 的内核态与用户态是如何实现这种权限隔离的。