三级(数据库技术)03_操作系统.ppt

第 3 部分 操作系统 内容简介： 　　从程序的角度 数据结构 算法 　　从资源管理的角度 处理机（进程）管理 存储器管理 文件管理 设备管理 用户接口 操作系统的概念、作用、功能 操作系统的概念 　　操作系统是计算机系统中的一个最基本的系统软件，它由一系列程序模块组成。从资源的角度看，操作系统管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机的工作流程，从而提高系统资源的利用率。 操作系统的作用 管理系统资源 提供良好用户界面 操作系统的功能 处理机（进程）管理 存储器管理 文件管理 设备管理 用户接口 操作系统的特征、分类 操作系统的特征 并发性 共享性 随机性 操作系统的分类 批处理系统：(1)成批，(2)多道。目标：提高机器的使用效率，增加作业吞吐量。 分时系统：多路性，独立性，交互性，及时性。目标：用户响应的及时性 实时系统：实时性，高可靠性 个人操作系统：方便友好的用户接口，丰富功能的文件系统 网络操作系统：网络管理、通信、资源共享、系统安全等 分布式系统：统一操作系统，多机合作，系统重构，健壮，容错能力 嵌入式系统：高可靠性，实时性，低功耗，智能化管理 操作系统的接口、结构 操作系统的接口 操作员：操作命令 程序员：系统调用 操作系统的结构 整体结构 层次结构 客户/服务器（微内核）结构 操作系统的硬件环境 特权指令 只允许操作系统使用 设置程序状态字、设置中断屏蔽，启动I/O、设置时钟、清内存、置中断向量等 CPU的状态： 管态、目态 程序状态字PSW 存储体系：高速缓存，内存，外存 中断技术 强迫中断：非有意识安排的中断，如I／O中断、硬件故障中断、时钟中断等 自愿性中断：正在运行的程序有意识安排的中断，如编程中设置的中断。 中断优先级：系统根据引起中断事件的重要性和紧迫程度，由硬件将中断源分为不同的级别，称为中断优先级。 中断屏蔽： 中断的处理过程：保护被中断的程序的现场；分析中断原因；转去执行相应的中断处理程序；恢复现场继续执行原来被中断的程序。 I/O控制方式 循环测试方式 中断处理方式 DMA方式 通道方式 进程的概念 为了描述程序执行过程的“走走停停”，引入了进程。 一个程序在一个数据集上的一次执行。 进程是动态的。 进程和程序的联系和区别： 一个程序可以对应多个进程。 程序是静态的，进程是动态的。 可重入程序（纯代码）：执行过程中不变的代码。 进程的特性 并发性：系统中同时存在着若干进程。 动态性：进程状态不断变化。 独立性：进程是分配资源的独立单位。 交往性：与其它进程交换信息。 异步性：以不可预知的速度向前推进。 结构性：一个进程包括三个部分：程序，数据，进程控制块。 进程控制块（PCB） 定义：描述进程外部特性的数据结构。 内容： 标识信息：进程标识符；特征；当前状态。 说明信息：拥有资源和等待资源。内存地址、I/O设备、外存、数据区等。 管理信息：进程优先数；队列指针。 现场信息：记录进程释放处理机时的现场信息，PSW、通用寄存器等。 作用：PCB是进程存在的唯一标志。进程的动态、并发特性通过PCB表现出来。 进程状态及其转换 进程基本状态 就绪：拥有了除CPU之外的所有资源。 运行：进程在CPU上运行。 等待：进程等待某事件发生，如：读磁盘，打印、读文件等等。 进程状态之间的转换 创建一个进程时，进程处于就绪状态。 随着拥有（或等待）的资源不同，进程在不同的状态下转换。 进程的整个生命周期就是在不同的状态转换中。 进程状态及其转换 注意： 1、进程的三个基本状态。 2、什么事件可以导致进程状态之间的转换。 3、一个进程的状态转换可能引起其它进程的状态转换。例如：一个进程从运行?等待，就会有另一个进程从就绪?运行。 4、哪些状态的转换是可能的，哪些是不可能的。如：等待?运行（?）。 5、一个完整的进程由程序、数据、进程控制快组成。进程的任何状态变化都在PCB之中反映出来。 进程队列 　　处在就绪状态和等待状态的进程不止一个。（但在任一时刻，处在运行状态的进程最多只有一个）。 　　引起进程状态变化的原因也很多。 　　如何组织、管理这些进程？ 　　PCB中有一个连接指针，用于组织PCB。 　　就绪队列、等待队列、运行队列。 　　根据等待的事件不同，可以组织多个等待队列。 进程控制 1、进程控制的内容：创建进程，撤消进程，挂起进程，阻塞进程，唤醒进程等等。 2、原语：为完成某些特定的功能而编制的一段系统程序。 特点：不可中断。也称做“原子操作”。 3、用于进程控制的原语： 创建原语 撤消原语 唤醒原语 阻塞原语 进程调度 从就绪队列中按一定的策略选择一个进程，使其占有处理机。 进程调度的时机 正在运行的进程运行完毕。 正在执行的进程被阻塞，加入等待队列 时间