系统软体.pptx
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1、第八章第八章系統軟體2第八章第八章 教學目的教學目的熟悉作業系統的功能,程式寫作工作,資料庫軟體,以及交易管理.了解每個軟體元件在維護電腦系統及其資料完整性所扮演的角色.38.1 簡介簡介如果一個世界上最大最快的電腦不能對使用者提供有效率的服務,那也是沒用的.使用者透過應用程式來感覺電腦.這些程式最後是由電腦的硬體來執行的.系統軟體 以作業系統和中介軟體的型式還看-是種將所有事情接合在一起的東西.48.2 作業系統作業系統作業系統的演進和電腦硬體的演進是同時並行的.隨著硬體越來越強大,作業系統讓使用者能更輕易的駕御機器.在主記憶體還是以kilobytes計算,而且只有磁帶的時代,作業系統只是簡
2、單的常駐監督程式而已(resident monitor programs).常駐監督程式只能載入和終止程式.58.2 作業系統作業系統在1960年代,硬體已經足以提供多元程式(multiprogramming)的執行概念,也就是能同時執行多個工作.多元程式是將CPU的時間切成片段(a timeslice)分配給每個需要的行程(process)來達成的.互動式多元程式系統稱為分時系統(timesharing systems).當CPU由某個行程替換成另一個行程時,我們稱之為環境切換(context switch).68.2 作業系統作業系統今日,多處理器系統已經十分常見.它們給作業系統設計者很多
3、的挑戰,包括這些處理器怎麼同步,還有之間如何才不會互相影響.緊密式耦合(Tightlycoupled)多處理器系統共享一個記憶體和同一組I/O裝置.對稱式多處理器系統(Symmetric multiprocessor systems)是緊密式耦合且負載平衡式的.78.2 作業系統作業系統鬆散耦合多處理器系統的記憶體在實體上是分開的.我們通常稱為分散式系統(distributed systems).另一種分散式系統是網路系統,它是由一些協同工作的工作站所連結而成的.即時(Real time)作業系統是根據環境的變化來控制電腦的.嚴格即時(Hard real time)系統 的時間性比較緊迫,軟性
4、即時(soft real time)系統則比較沒那麼嚴僅.88.2 作業系統作業系統個人電腦的作業系統是為了使用方便而不是高效能考量.小型電腦作業系統最大的突破就是BIOS(basic input-output operating system)晶片,它讓單一的作業系統能在不同的小系統上運行BIOS會處理不同週邊和協定的問題.98.2 作業系統作業系統在1980年代,市場上出現了第一個圖型介面式作業系統.大家曾經一度認為這種作業系統只適用在桌上型電腦出版業系統和電腦遊戲.現在,他們似乎已然成為科技的入門和電腦基礎教育的一環.曾經只有伺服器作業系統,Linux 宣稱要將UNIX作業系統引入桌上型
5、電腦中.108.2 作業系統作業系統作業系統有二個很重要的元件:核心(kernel)和系統程式.作業系統的核心主要負責排程,同步,記憶體管理,中斷處理,並且提供安全性和保護.微核心(Microkernel)系統只提供很少的功能,大多數的服務都是由外部程式來進行的.單一式(Monolithic)系統的所有服務都是由單一個作業系統負責的.118.2 作業系統作業系統微核心系統的安全性較佳,也較容易維護,可移值性高,但執行上慢.像是 Windows 2000,Mach,和 QNX.對稱式多處理器電腦是最適合微核心系統的.單一式系統執行速度快,但是很難在不同的架構上移植.像 Linux,MacOS,和
6、 DOS.128.2 作業系統作業系統行程管理是作業系統服務的核心部份.作業系統會建立行程,排程存取資源的順序,刪除行程,並且在行程執行重新分配資源.作業系統會監控每個行程的行為以避免當共享資源時會發同步的問題.如果行程之間要互相溝通,就要透過作業系統.138.2 作業系統作業系統作業系統會排列行程執行的順序.首先,作業系統會決定那個行程可以使用.這是長程排程(long-term scheduling).在選擇了一些行程後,作業系統會決定在某一時間點那一個可以使用.這是短程排程(short-term scheduling).當某個行程在CPU中要被另一個行程取代時,稱為環境切換.有關該行程的狀
7、態資訊在環境切換時要被保留起來.148.2 作業系統作業系統短程排程可以是可插隊或不可插隊的.在不可插隊排程中,行程只有自己中止或是等待別的資源時才會釋放.在可插隊排程中,每個程序分配一個時間片段.當這個時間片斷用完了就會發生環境切換,換入另一個行程.環境切換也可能發生在一個高優先權的行程需要使用到CPU時.158.2 作業系統作業系統CPU的四種排程方法:先來先服務先來先服務 First-come,first-served:如果所有的工作都取得所需的資源,就根據到達的順序來服務.最短工作優先最短工作優先 Shortest job first:最小的工作優先服務.(問題是要怎麼知道那一個是最小
8、的!)循環式循環式 Round robin:每個工作給定一段CPU時間.當時間到時就進行環境切換.優先式優先式 Priority:s當有較高優先權的工作需要CPU時,就可以插隊使用CPU.168.3 保護環境保護環境很多作業系統所扮演的角色是資源管理者和保護者,所以它們會提供保護環境,它會將行程之間或一組行程互相隔離開來.虛擬機器,子系統,分割是三種最普遍的保護方式.這些環境簡化了系統管理和控制,並且可以建構出可以執行該程式的模擬機器.178.3 保護環境保護環境虛擬機器保護還境會營造一個環境(image),這個環境可能是一個完不全不同的架構,讓某行程在此環境內執行.虛擬機器事實上是一部想像的
9、電腦.虛擬機器之下的實體機器是由核心所控制.核心會接收並管理所有從虛擬機器中行程發出的資源請求.下一張投影片有清楚的圖示下一張投影片有清楚的圖示.188.3 保護環境保護環境198.3 保護環境保護環境子系統是另一種保護環境.子系統是一種邏輯上不同的環境,這些環境可以個別控制和管理.它們可以獨立的停止或開始而跟別人無關.子系統可以有特殊的用途,像是控制I/O或是虛擬機器.其它像是將大型應用系統分割使其更好管理.在很多情況下,要讓行程使用的資源必需先讓子系統可預見才行.下一張投影片有清楚的圖示下一張投影片有清楚的圖示.208.3 保護環境保護環境218.3 保護環境保護環境在超大型電腦中,子系統
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