【導(dǎo)讀】統(tǒng)，掌握關(guān)系數(shù)據(jù)語言。，具有數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)能力，了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展。C語言編程、開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的能力。、主要功能和分類。，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成。、關(guān)系操作和關(guān)系代數(shù)。、并發(fā)控制、故障恢復(fù)的基本概念。如ENIAC占地170m2，重達(dá)30噸，功耗為140kW，有18000. 這一階段，計(jì)算機(jī)主要用于軍事、國。防等尖端技術(shù)領(lǐng)域。除了ENIAC以外，1945年左右，馮·諾依曼等人在研制。IBM公司1954年12月推出的。一場影響深遠(yuǎn)的電子革命。體積小、功耗低、價(jià)格便宜的晶體管取代了電子管，不。這一時(shí)期計(jì)算機(jī)的代表主要有DEC公司1957年推出的PDP-I、IBM公司于1962年推。出的7094以及CDC公司1964年研制成功的CDC6600。1969年CDC公司研制的DCD7600平。均速度達(dá)到每秒千萬次浮點(diǎn)運(yùn)算。方案，以輔助決策者決策。大型機(jī)的出現(xiàn)，其特點(diǎn)是以批處理為主，主要用于大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算。其特點(diǎn)是多用戶分時(shí)處理?，F(xiàn)在正處于第三次浪潮，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的時(shí)期，即以網(wǎng)絡(luò)為中心或。以及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成的一個(gè)整體系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的所有實(shí)

　　

【正文】 ，存儲(chǔ)服務(wù)，設(shè)備服務(wù)，文件服務(wù)，用戶界面服務(wù)，異常處理服務(wù)，其他類型服務(wù)等。 。并發(fā)的意思是存在許多同時(shí)的活動(dòng) (或并行的活動(dòng) )；輸入輸出操作和處理器運(yùn)行并行活動(dòng)；在主存中同時(shí)駐留幾道用戶程序等都是并發(fā)的例子。并發(fā)活動(dòng)會(huì)要求共享資源和信息，這就能提高資源的利用率。多道程序可以并發(fā)而共享資源，一個(gè)用戶的任務(wù)也可以組織成幾個(gè)子任務(wù)并發(fā)工作而提高運(yùn)行效率。程序非并發(fā)運(yùn)行時(shí)，不能使輸入設(shè)備、處理器和打印機(jī)并行工作，若忽略處理器加工數(shù)據(jù)的處理時(shí)間，則完成一批數(shù)據(jù)加工的時(shí)間為輸入輸出設(shè)備耗時(shí)的總和，若將這個(gè)計(jì)算任務(wù)分成 3個(gè)子任務(wù)，并引入緩沖技術(shù)：輸入子任務(wù)從輸入設(shè)備讀一批數(shù)據(jù)到輸入緩沖區(qū)，處理子任務(wù)則把輸入緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)處理后放入輸出緩沖區(qū)，打 印子任務(wù)則打印輸出緩沖區(qū)中的內(nèi)容，從而輸入子任務(wù)可以與打印子任務(wù)并發(fā)工作，使完成一批數(shù)據(jù)加工的時(shí)間近似于較慢的設(shè)備所耗的時(shí)間。程序的并發(fā)執(zhí)行，發(fā)揮了處理器與輸入輸出設(shè)備并發(fā)工作的能力，使系統(tǒng)的效率提高。多個(gè)計(jì)算程序同時(shí)駐留在主存儲(chǔ)器中并行執(zhí)行的程序設(shè)計(jì)方法稱為多道程序設(shè)計(jì)，這種系統(tǒng)稱為多道程序系統(tǒng)。多道程序系統(tǒng)能充分提高處理器的利用效率，提高系統(tǒng)資源的利用效率。既然他們同處在一個(gè)系統(tǒng)中，一個(gè)任務(wù) (或子任務(wù) )的執(zhí)行會(huì)受到其他任務(wù) (或子任務(wù) )的影響 (又稱為制約 )。 異常迅速，導(dǎo)致了控制技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備控制的基本技術(shù)是中斷。 (1)中斷的基本概念在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，中斷是改變處理器執(zhí)行指令順序的事件，被打斷的程序可以在將來某個(gè)時(shí)候 (可能在中斷處理完成后立即或推遲，這是由操作系統(tǒng)控制的 )恢復(fù)執(zhí)行。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的中斷既來自系統(tǒng)內(nèi)部，也來自系統(tǒng)外部，分別稱為內(nèi)部中斷和外部中斷。 ①內(nèi)部中斷是系統(tǒng)本身在工作過程中出現(xiàn)的各種需要緊急處理的事件：一種是由于運(yùn)行程序發(fā)生意外而產(chǎn)生的，另一種是運(yùn)行程序需要發(fā)生的。內(nèi)部中斷也稱為軟件中斷。 ②外部中斷是由于硬件方面的原因，故也稱為硬件中斷，硬件 中斷往往是隨機(jī)發(fā)生的，不是由正在運(yùn)行的程序所控制的。外部中斷和由于運(yùn)行程序產(chǎn)生的例外中斷常常稱為強(qiáng)迫中斷，而運(yùn)行程序主動(dòng)要求而產(chǎn)生的中斷稱為自愿中斷。外部中斷可進(jìn)一步分成可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷。不可屏蔽的中斷是一些最緊急最重要的中斷，如掉電等?？善帘蔚闹袛嗤ㄟ^處理器內(nèi)部的中斷許可狀態(tài)確定響應(yīng)中斷的次序或者不響應(yīng)一些不重要 (或不緊急 )的中斷請(qǐng)求。 (2)中斷的響應(yīng)與處理引起中斷的事件 (即原因 )稱為中斷源。目前，大多數(shù)系統(tǒng)都采用中斷向量的技術(shù)，所謂中斷向量，實(shí)際上是一種指針，就是由硬件將不同的中斷源的控制轉(zhuǎn)移 到不同的中斷處理程序入口地址。所有的中斷向量構(gòu)成一個(gè)中斷向量表，它們通常存放在一個(gè)專門的存儲(chǔ)區(qū)域中，這個(gè)區(qū)域的地址可以是固定的；相應(yīng)的處理程序的入口地址通常是在系統(tǒng)引導(dǎo)過程中，通過對(duì)系統(tǒng)配置的檢測，得到系統(tǒng)中設(shè)備配置的情況，在操作系統(tǒng)裝入過程中，填寫中斷向量表中的內(nèi)容。中斷處理程序?qū)χ袛嗍录奶幚矸謨刹竭M(jìn)行。第一步是保護(hù)好被中斷程序的現(xiàn)場信息，即保存被中斷程序的寄存器以及 PSW(程序狀態(tài)字 )的內(nèi)容，以保證被中斷程序以后能繼續(xù)運(yùn)行；第二步是具體處理中斷。中斷處理完成后，處理器分配給發(fā)生中斷時(shí)正在運(yùn)行的進(jìn)程，還 是分配給另一進(jìn)程，這取決于被中斷的進(jìn)程是可剝奪的還是不可剝奪的。如果是不可剝奪的，它重新得到處理器，否則，可能被別的進(jìn)程 (如優(yōu)先級(jí)更高 )奪得處理器。 【考點(diǎn)二】 進(jìn)程管理 、進(jìn)程和處理器程序是指令的集合，每一程序完成確定的任務(wù)。在只允許一個(gè)程序運(yùn)行的系統(tǒng) (稱為單道系統(tǒng) )中，這個(gè)程序獨(dú)占系統(tǒng)資源，而系統(tǒng)按程序的指令順序運(yùn)行。程序的順序執(zhí)行有兩個(gè)基本特征，即程序的封閉性和程序的可再現(xiàn)性。封閉性是指程序運(yùn)行時(shí)獨(dú)占系統(tǒng)資源，只有程序本身能改變系統(tǒng)的狀態(tài)；可再現(xiàn)性是指程序運(yùn)行不受外部因素影響，只要初始條件相同 ，運(yùn)行結(jié)果就相同。多道程序系統(tǒng)讓多個(gè)程序在系統(tǒng)中輪流運(yùn)行，當(dāng)一個(gè)程序不用處理器時(shí)，另一個(gè)程序就使用。也就是說，處理器在程序間切換，從而獲得宏觀上的并行 (微觀上的串行 )，以提高處理器的利用率。這種切換，通常是由中斷引起的。由于中斷是以不可預(yù)測的次序發(fā)生，即程序的指令序列也以不可預(yù)測的次序前進(jìn)，這樣就會(huì)產(chǎn)生操作系統(tǒng)的另一特性：不確定性。即在多道程序系統(tǒng)中，順序程序的封閉性和可再現(xiàn)性消失了。需要采用一個(gè)新的概念 ——進(jìn)程來描述程序的執(zhí)行，進(jìn)程是運(yùn)行中的程序。 ，進(jìn)程是可以獨(dú)立運(yùn)行的程序單 位，系統(tǒng)中的各個(gè)進(jìn)程并不是相互隔離的：一方面它們相互競爭使用有限的資源，如處理器、存儲(chǔ)器、設(shè)備或文件等；另一方面，它們可能相互協(xié)作以達(dá)到用戶作業(yè)預(yù)期的目的。因此，進(jìn)程之間需要某種形式的通信。進(jìn)程之間直接發(fā)生聯(lián)系的稱為相交進(jìn)程 (又稱相關(guān)進(jìn)程 )，否則為不相交進(jìn)程。相交進(jìn)程需要協(xié)調(diào)彼此間的相對(duì)運(yùn)行速度，存在著直接制約的關(guān)系。不相交進(jìn)程之間的聯(lián)系將表現(xiàn)在資源使用上的間接制約關(guān)系。 (1)互斥多道系統(tǒng)中，各進(jìn)程 可以共享各類資源，但有些資源卻一次只能供一個(gè)進(jìn)程使用。這種資源常常稱為臨界資源，如打印機(jī)、公共變量、表格等?；コ馐且ＷC臨界資源在某一時(shí)刻只被一個(gè)進(jìn)程訪問。 (2)同步一般一個(gè)進(jìn)程相對(duì)于另一個(gè)進(jìn)程的速度是不可預(yù)測的，也就是說，進(jìn)程之間是異步運(yùn)行的。為了成功地協(xié)同工作，有關(guān)進(jìn)程在某些確定的點(diǎn)上應(yīng)當(dāng)同步它們的活動(dòng)：一個(gè)進(jìn)程到達(dá)了這些點(diǎn)后，除非另一進(jìn)程已完成了某個(gè)活動(dòng)，否則就停下來，以等待該活動(dòng)結(jié)束。 (3)死鎖當(dāng)若干進(jìn)程競爭使用資源時(shí)，可能產(chǎn)生下述情況：每個(gè)進(jìn)程要求的資源都已被另一進(jìn)程占用，于是也就沒有一個(gè)進(jìn)程 能繼續(xù)運(yùn)行。這種情況稱為死鎖。 PV操作用順序程序設(shè)計(jì)技術(shù)處理同步與互斥是十分困難的，為此引入信號(hào)量概念。信號(hào)量是一種特殊的變量，它的表現(xiàn)形式是一個(gè)整型變量及相應(yīng)的隊(duì)列，除了設(shè)置初值外，對(duì)信號(hào)量只能施加特殊的操作。 P操作和 V操作， P操作和 V操作都是不可分割的原子運(yùn)行，也稱為原語 (有時(shí)分別記為 down()和 up()或 wait()和signal())。 P操作的作用是將信號(hào)量 S的值減 1，若 S的值成負(fù)數(shù)，則調(diào)用 P操作的進(jìn)程暫停執(zhí)行，直到另一個(gè)進(jìn)程對(duì)同一信號(hào)量作 V操作。 V操作的作用是將信號(hào)量 S的值加 1，若 S的值小于等于 0，則從相應(yīng)隊(duì)列 (關(guān)于 S的隊(duì)列 )中選一個(gè)進(jìn)程，喚醒它。 (1)互斥為了保護(hù)共享資源 (如公共變量等 )，使它們不被多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問，就要阻止這些進(jìn)程同時(shí)執(zhí)行訪問這些資源的代碼段，這些代碼段稱為臨界區(qū)，這些資源稱為臨界資源。對(duì)臨界資源訪問的互斥要求可視作執(zhí)行臨界區(qū)的互斥要求。利用信號(hào)量可以方便地實(shí)現(xiàn)互斥臨界區(qū)的管理要求。例如，令信號(hào)量 mutex的初值為 1，于是臨界區(qū)就改寫成下列形式的代碼段。 P(mutex)。臨界區(qū) V(mutex)。由于 mutex初值為 1，P、 V是原子操作，確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)互斥。 (2)同步最簡單的同步形式是：進(jìn)程 A在另一個(gè)進(jìn)程 B已到達(dá)點(diǎn) L2以前，不應(yīng)前進(jìn)到超過點(diǎn) L1。對(duì)此，可以令信號(hào)量 proceed初值為 0，實(shí)現(xiàn)這種同步的程序形式是： 進(jìn)程 A… L1： P(proceed)；…進(jìn)程 B… L2： V(proceed)；…更復(fù)雜一點(diǎn)的同步問題是單緩沖的生產(chǎn)者、消費(fèi)者問題。這要求存后再取，取后再存，即有兩個(gè)制約關(guān)系，為此，需要兩個(gè)信號(hào)量，記為 empty和 full，它們的初值分別是 1和 0，相應(yīng)的程序段形式是：生產(chǎn)者 loop生產(chǎn)一產(chǎn)品 next。P(empty)next存 緩沖區(qū) V(full) … endloop消費(fèi)者 loopP(full)存緩沖區(qū)中取物品； V(empty) 享用… P、 V操作是用來協(xié)調(diào)進(jìn)程間關(guān)系的，編程較困難而且沒有信息交換，故常稱為低級(jí)通信原語。此外， P、 V操作必須有共享存儲(chǔ)器，而高級(jí)通信原語則提供兩種通信方式：有緩沖區(qū)的通信和無緩沖區(qū)的通信。 (1)有緩沖區(qū)的通信方式中，有原語： Write(Buffer_Name,Variable)等緩沖區(qū)空再存入 Read(Buffer_Name,Variable)等緩沖區(qū)滿再取出 2)無緩沖區(qū)的通信，又稱為消息傳遞，有原語： Send(Who,Message)發(fā)送消息給指定進(jìn)程或一組進(jìn)程 Receive(Who,Message)從約定進(jìn)程接收消息有的系統(tǒng)還提供帶標(biāo)記的發(fā)送，有 Send(Who,Message,Tag)用 Tag可指定發(fā)送進(jìn)程是否要等待接收進(jìn)程取到內(nèi)容以后再繼續(xù)運(yùn)行。一般接收者總是要等待消息到達(dá)后才繼續(xù)運(yùn)行。 【考點(diǎn)三】 系統(tǒng)核心操作系統(tǒng)核心位于計(jì)算機(jī)硬件之上，核心的目的是提供一種進(jìn)程賴以生存的環(huán)境，其主要 任務(wù)是接收中斷并作基本處理，在進(jìn)程之間切換處理器，處理進(jìn)程之間通信。 (1)中斷機(jī)構(gòu)為了使輸入輸出活動(dòng)與處理器活動(dòng)并行進(jìn)行，當(dāng)一臺(tái)外部設(shè)備的傳輸操作結(jié)束時(shí)，應(yīng)能中斷正在運(yùn)行的進(jìn)程，由中斷處理程序處理。 (2)特權(quán)指令為使各并發(fā)進(jìn)程不相互干擾，系統(tǒng)的部分指令集應(yīng)保留僅供操作系統(tǒng)使用，這些指令稱為特權(quán)指令，如允許與禁止中斷，執(zhí)行輸入輸出操作等。為了區(qū)分什么時(shí)候可以使用特權(quán)指令，什么時(shí)候不可以使用，系統(tǒng)至少具有兩種工作狀態(tài)，它們分別稱為系統(tǒng)態(tài)和用戶態(tài)，又稱為管態(tài)和目態(tài)。特權(quán)指令只能在管態(tài)中運(yùn)行。 (3)主存保護(hù)多道程序系統(tǒng)中，必須對(duì)各進(jìn)程使用的主存加以保護(hù)，以防止其他進(jìn)程進(jìn)行未經(jīng)許可的操作。保護(hù)機(jī)制應(yīng)包含在主存尋址硬件中。 (4)時(shí)鐘硬件的時(shí)鐘以固定的時(shí)間間隔產(chǎn)生中斷信號(hào)，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)處理器的調(diào)度以及實(shí)現(xiàn)與時(shí)間有關(guān)的任務(wù)是不可缺少的。 1)進(jìn)程進(jìn)程是一個(gè)程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集的一次運(yùn)行。也就是說，進(jìn)程是運(yùn)行中的程序，是程序的一次運(yùn)行活動(dòng)。相對(duì)于程序，進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，而程序是靜態(tài)的概念，是指令的集合。因此，進(jìn)程具有動(dòng)態(tài)性和并發(fā)性。在操作系統(tǒng)中進(jìn)程是進(jìn)行系統(tǒng)資源分配、調(diào)度和管理的最小單位，注意 ，現(xiàn)代操作系統(tǒng)中還引入了線程，它是處理器分配的最小單位。 (2)進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換多道系統(tǒng)中，進(jìn)程的運(yùn)行是走走停停的，它在處理器上交替運(yùn)行，使它的運(yùn)行狀態(tài)不斷變化，最基本的狀態(tài)有 3種：運(yùn)行、就緒和阻塞。運(yùn)行(running)：正占用處理器。就緒 (ready)：只要獲得處理器即可運(yùn)行。阻塞(blocked):正等待某個(gè)事件 (I/O完成 )的發(fā)生。 (3)進(jìn)程控制塊進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，如何表示一個(gè)進(jìn)程 ?在操作系統(tǒng)中，引入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ——進(jìn)程控制塊 (簡記為 PCB)標(biāo)記進(jìn)程。 PCB是進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志， PCB描述了進(jìn)程的基本情況。從靜態(tài)的觀點(diǎn)看，進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊組成；從動(dòng)態(tài)的觀點(diǎn)看，是計(jì)算機(jī)狀態(tài)的一個(gè)有序集合。程序是進(jìn)程運(yùn)行所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行代碼，一個(gè)進(jìn)程對(duì)應(yīng)于一個(gè)程序；有的程序可以同時(shí)對(duì)應(yīng)于多個(gè)進(jìn)程。若程序的代碼在運(yùn)行過程中不會(huì)被改變，常稱為純碼程序或可重入程序，他們是可共享的程序。進(jìn)程控制塊保存進(jìn)程狀態(tài)、進(jìn)程性質(zhì) (如優(yōu)先程序 )、與進(jìn)程有關(guān)的控制信息 (如參數(shù)、信號(hào)量、消息等 )、相應(yīng)隊(duì)列和現(xiàn)場保護(hù)區(qū)域等。進(jìn)程控制塊隨著進(jìn)程的建立而產(chǎn)生，隨著進(jìn)程的完成而撤消。 PCB是操作系統(tǒng)核心中最主要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，它既是進(jìn)程存在的標(biāo)志和調(diào)度的依據(jù)，又是進(jìn)程可以被打斷并能恢復(fù)運(yùn)行的基礎(chǔ)。核心通過 PCB管理進(jìn)程，一般 PCB是常駐內(nèi)存的，尤其是調(diào)度信息必須常駐內(nèi)存。 ，它們對(duì)應(yīng)著不同的或相同的程序，競爭地使用著系統(tǒng)的資源。進(jìn)程管理涉及到進(jìn)程控制、隊(duì)列管理、進(jìn)程調(diào)度等。 (1)進(jìn)程控制進(jìn)程的生命過程是從它被創(chuàng)建開始，直到任務(wù)終止而撤消，其間會(huì)經(jīng)歷各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，它們都是在操作系統(tǒng)控制下完成的，為此，操作系統(tǒng)提供了對(duì)進(jìn)程的基本操作，也稱為原語。這些原語包括 ：創(chuàng)建原語 (create),阻塞原語 (block)，終止原語 (terminal)，優(yōu)先級(jí)原語 (chang_priority)，調(diào)度原語 (schedule)。它們可以被系統(tǒng)本身調(diào)用，有的也以軟中斷形式 (系統(tǒng)調(diào)用 )供用戶進(jìn)程調(diào)用。他們都涉及現(xiàn)場隊(duì)列管理等。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程時(shí)，創(chuàng)建者稱為父進(jìn)程，被創(chuàng)建者稱為子進(jìn)程。通常操作系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)運(yùn)行隊(duì)列，一個(gè)就緒隊(duì)列和若干個(gè)阻塞隊(duì)列。在單處理器系統(tǒng)中運(yùn)行隊(duì)列只有一個(gè)成員。一般阻塞隊(duì)列的個(gè)數(shù)取決于等待事件 (原因 )的個(gè)數(shù)。調(diào)度原語是按照確定的算法，從就緒隊(duì)列中選擇一 個(gè)就緒進(jìn)程，將處理器分配給它，修改這個(gè)進(jìn)程的 PCB內(nèi)容。在操作系統(tǒng)中進(jìn)程生命的簡單活動(dòng)是這樣的：一個(gè)進(jìn)程可以由系統(tǒng)創(chuàng)建 (如用戶運(yùn)行一程序 )，也可以由用戶進(jìn)程用創(chuàng)建原語建立。新建立的進(jìn)程開始時(shí)處于就緒狀態(tài)。該進(jìn)程的運(yùn)行也會(huì)因等待某個(gè)事件(如 I/O完成 )的發(fā)生而處于阻塞狀態(tài)，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的阻塞隊(duì)列。一旦相應(yīng)事件發(fā)生后，將被喚醒原語叫醒而回到就緒隊(duì)列。重復(fù)上述過程直至運(yùn)行完畢。經(jīng)終止原語作一些記錄工作并撤消這個(gè)進(jìn)程。 (2)進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度 即處理器調(diào)度，它的主要功能是確定在什么時(shí)候分派處理器，并確定分給哪一個(gè)進(jìn)程。在分時(shí)系統(tǒng)中，一般有一個(gè)確定的時(shí)間單位 (稱為時(shí)間片 )，當(dāng)一進(jìn)程用完一個(gè)時(shí)間單位時(shí)，就發(fā)生進(jìn)程調(diào)度 (又稱上下文轉(zhuǎn)換 )，即讓正在運(yùn)行的進(jìn)程改變狀態(tài)并轉(zhuǎn)入就緒隊(duì)列尾，再由調(diào)度原語將就緒隊(duì)列的隊(duì)首進(jìn)程取出，投入運(yùn)行。進(jìn)程調(diào)度的方法基本上分為兩類：剝奪調(diào)度與非剝奪調(diào)度。所謂非剝奪調(diào)度是指一旦某個(gè)作業(yè)或進(jìn)程占有了處理器，這個(gè)進(jìn)程就占用處理器直到主動(dòng)放棄處理器為止，相反，如果其他進(jìn)程可獲得處理器的使用權(quán)則是剝奪調(diào)度。在有些進(jìn)程 (如高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程 )需 要快速服務(wù)的系統(tǒng)中，剝奪調(diào)度是非常有用的。例如，在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中