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关系操作是什么操作

发布时间:2019-04-30 00:33 来源:未知 编辑:admin

  操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件(或程序集合),是用户与计算机之间的接口。

  被计算机系统工作时所引用的一切客体都称为资源。这里所说的客体可能是处理机、设备、内存、外存等硬件,也可能是程序、数据、信息等软件。

  为了资源可以被引用,资源都有名字。控制资源的使用,有两条资源管理命令:申请资源和释放资源。我们约定:申请命令在程序使用资源前发出,如果所申请的资源可以使用,则程序可立即得到该资源的使用权,称为程序占有该资源或把这个资源分配给申请它的程序。释放命令在程序使用资源后发出,表示程序放弃对于资源的使用权,称为程序释放该资源或把这个资源由占有它的程序处收回。

  单一资源--由一个资源实体组成的资源。如一台打字机、一台处理机等。根据单一资源被占用的情况,分为“空闲”和“工作”两个状态。

  有限资源--由若干个相同的单一资源组成的资源集合。它的使用限制与集合中元素的个数有关,它可以被多次占用,也可以被不同的程序同时占用。如内存是由多个单一资源即单元构成的,是有限资源。

  无穷资源--由无限多个相同单一资源组成的资源集合。如果有限资源中的元素个数多到充分够用,可以看作由无穷多个单一资源所组成。如当内存的容量无限大时,可以看成是无穷资源。

  文件管理文件存储空间的管理、文件操作的一般管理、目录管理、文件的读写管理和存取控制。

  操作系统的特征就是:并发、共享、异步性。其中,并发是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行,注意,这是一个宏观上的概念。共享是指计算机系统中的资源被多个任务使用,例如共享内存、打印机等。异步与同步的概念相反,表示各程序在执行过程中“走走停停”的性质。

  多道批处理系统、分时系统、实时系统、个人机系统、网络操作系统和分布式操作系统。

  其中前三种是操作系统的常用分类,随着个人计算机时代的到来,以及计算机技术与通信技术的结合,才形成了个人机系统和网络操作系统,而分布式操作系统是比网络操作系统层次更高的操作系统,它使得网络用户在使用网络资源时,不需了解网上资源的位置,如同使用本地资源一样方便、快捷,这是分布式操作系统与网络操作系统的根本差别。这一节要弄清“分时”和“实时”的概念,分时系统和实时系统的使用特点及应用领域。

  操作系统的用户界面是操作系统与使用者的接口,现代操作系统通常提供三种界面:命令界面、图形界面和系统调用界面

  例如:$ ls l /user 命令中,ls是命令名(列文件目录),l为一个选项(表示以长格式显示),/user为一个参数(表示显示user下的文件)。

  系统调用是操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口。在UNIX系统中,系统调用以C函数的形式出现的。它只能在C程序中使用,不能做为命令在终端输入。

  计算机从诞生至今的50多年里,计算机操作系统从无到有,经历了手工操作阶段、早期批处理阶段、多道批处理阶段,进而形成了分时、实时、个人机、网络、分布式以及多处理器等多个种类的操作系统。这里要知道“批处理”、“多道”的含义,理解其设计思想。

  操作系统是一个系统软件,为各种应用程序提供服务。这样一个大软件,它的结构一般有三种:单块结构、层次结构和微内核结构。

  (1) 牢固掌握操作系统的定义:操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件(或程序集合),是用户与计算机之间的接口。

  (2) 牢固掌握操作系统的五大主要功能:存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理、用户接口管理。

  (3) 清楚地了解操作系统所处的地位:是裸机之上的第一层软件,是建立其他所有软件的基础。

  (5) 记住并理解操作系统的主要类型:多道批处理系统、分时系统、实时系统、个人机系统、网络系统和分布式系统。

  (8) 了解现代操作系统为用户提供的三种使用界面:命令界面、图形界面和系统调用界面。

  进程是操作系统最基本的概念之一,引入这个概念,对于我们理解、描述和设计操作系统具有重要意义。这里我们把进程定义为:程序在并发环境中的执行过程。这里要注意进程与程序的关系,认识到它们是完全不同的概念,同时又有密切的联系。进程基本的五大特征是动态性、并发性、调度性、异步性和结构性。

  进程执行时的间断性决定了进程可能具有多种状态,事实上,运行的进程有三种基本状态:

  进程的动态性质决定了进程的状态不是固定的,它随着自身的推进和外界条件的变化而不断变化。进程状态之间的转换主要体现为:就绪进程被调度进入运行态,运行状态受阻塞转入阻塞状态,阻塞状态在阻塞消除后进入就绪状态等待调度,不能直接返回运行状态。在分时系统中,当时间片到期,正在执行的进程返回到就绪状态等待下一次调度。进程状态及其转换图见教材44页图2-6。

  进程的同步与互斥是指进程在推进时的相互制约关系。在多道程序系统中,由于资源共享与进程合作,这种进程间的制约称为可能。为了保证进程的正确运行以及相互合作的进程之间交换信息,需要进程之间的通信。

  ·进程同步:它主要源于进程合作,是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。为进程之间的直接制约关系。在多道环境下,这种进程间在执行次序上的协调是必不可少的。

  ·进程互斥:它主要源于资源共享,是进程之间的间接制约关系。在多道系统中,每次只允许一个进程访问的资源称为临界资源,进程互斥就是保证每次只有一个进程使用临界资源。

  临界资源和临界区:一次只允许一个进程使用的共享资源称为临界资源,如打印机、公共变量等;而在每个进程中访问临界资源的程序段称为临界区。进程进入临界区要满足一定的条件,以保证临界资源的安全使用,系统的正常运行。

  进程之间的制约关系是由于多道程序设计带来的,什么是多道程序设计呢?多道程序设计是在一台计算机上同时运行两个或更多个程序。多道程序打破了单道程序“闭关自守”的局面,计算机系统中的软、硬件资源为几道程序所共享,使得整个系统进入并发执行状态。多道程序设计思想带来了进程的同步和互斥等通信问题,同时也提高了系统资源利用率,增加了作业的吞吐量。

  进程通常由程序、程序所需数据和进程控制块(PCB)三部分组成。如45页图2-7。

  PCB描述进程的执行情况。它与进程共存亡:创建进程、产生PCB、撤消进程、系统回收PCB。它包含进程的描述信息和控制信息,例如进程名、特征信息、进程状态信息、调度优先权、通信信息、中断现场保护、程序和数据地址等等。PCB是进程存在的唯一标志。也是系统管理和控制进程的依据。

  进程的管理主要包括创建进程、撤消进程、挂起进程、恢复进程、改变进程优先级、封锁进程、唤醒进程、调度进程等。

  信号量的值表示系统中某类资源的数目。若它大于0,则表示系统中当前可用资源的数量;若它小于0,表示系统中等待使用该资源的进程数目,即在该信号量队列上排队的PCB的个数。信号量的值是可变的,由P、V操作来改变。

  PV操作是对信号量进行处理的操作过程,而且信号量只能由P、V操作来改变。

  P操作是对信号量减1,意味着请求系统分配一个单位资源,若系统无可用资源,则现进程变为阻塞状态。

  V操作是对信号量加1,意味着释放一个单位资源,加1后若信号量小于等于零,则从就绪对列中唤醒一个进程,执行V操作的进程继续执行。

  同步和互斥都可以通过P、V操作来实现,而生产者-消费者问题则是它们的结合点。具体实现见教材64页。

  进程通信是指进程间的信息交换。P、V操作做为进程的同步与互斥工具因信息交换量少,效率太低,称为低级通信。而高级通信则以较高的效率传送大批数据。

  (5) 掌握进程的基本状态:运行态、就绪态、阻塞态。在什么条件下发生状态转换?

  (6) 理解进程的一般组成,应深入理解进程控制块的作用。每个进程有惟一的进程控制块。

  (10) 能用信号量和P、V操作实现简单的进程互斥或同步。解决此类问题的一般方式:

  ·验证代码的正确性:设以不同的次序运行各进程,是否能保证问题的圆满解决。切忌 按固定顺序执行各进程。

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