第一章资料库系统概论.ppt

國立聯合大學資管系 資料庫管理實務 (陳士杰) 前置觀念: 系統基礎概念 ? Outline On line v.s. Off line Process 硬體保護 Caching I/O Structure Deadlock ■On line v.s. Off-line ? Process(行程) Def: 正在執行中的程式 (A program in execution)。 Process主要包含有： Code Section (程式碼、程式區間) Data Section (資料區間) Program Counter (程式計數器) CPU Register 如: 通用暫存器、基底(限制)暫存器…。 Stack ∵多個Process之間會相互Call來Call去及從事遞迴工作，用以存放返回位址。 程式未執行時，只是一個存放在電腦硬碟中的檔案 (File) 。 Process與Program的不同 行程狀態圖 (Process State Transition Diagram) Process 在執行時會改變其狀態。而Process STD則是用以描述Process由開始到結束的生命週期 (Life-Cycle)，而一個Process在此週期中會經歷數種狀態。 觸發此狀態圖每一個狀態轉換之行為如下： 要引入(或產生)一個新的Program到電腦去執行 要從記憶體中挑選出一個Process到CPU去執行 一個Process做完其工作時，就正常結束 一個Process發生不正常結果時，就中止 除零 溢位 發生短暫中止時，會直接回到Ready狀態 被高優先權Process插隊 中斷發生 CPU Time Slice Expires 發生較長時間中止時，會將Process Block住 Wait for I/O complete Wait for resource available 此STD是控管CPU這項資源，且Data都在Mem.中。 觸發此狀態圖每一個狀態轉換之行為如下： 當Process待在Mem.的時間太長(被Block太久)，或有其它高優先權的Process來搶Mem.這項資源。 所等待的Long-Time Event發生，或是花費長時間的事情做完了(e.g., Long-Time I/O complete)。 將Process從Disk中引入Mem.中的Ready Queue。 此STD是控管Mem.這項資源，且Data都在Disk中。 ?硬體保護 (Hardware Protection) 基礎設施 (前題)： 雙模式運作 (Dual-Mode Operation) 特權指令 (Privileged Instruction) 實施Protection的前題 系統必須提供Dual-Mode運作。 必須將會引起系統危害的指令，設定為特權指令 (Privileged Instruction)。 雙模式運作 (Dual-Mode Operation) 系統運作的狀態可分為兩種： Monitor Mode (監督模式) O.S.的System Process可以執行的狀態。在此模式下，O.S.掌控對系統的控制權 又稱Supervisor Mode或System Mode 在此Mode下，才有權利執行特權指令 (Privileged Instruction) User Mode (使用者模式) User Program 在此模式下允許被執行，即User Program可執行時的系統狀態 在此模式下，不能執行特權指令，否則會引起 “Illegal Instruction Error”，產生錯誤中斷 (Trap)，O.S.會強迫Process中止 硬體對Dual-Mode製作的支援 Dual-Mode的目的 保護作業系統不受錯誤的User Program之破壞，即防止User Program執行特權指令，造成可能的危害。 特權指令的種類 I/O指令 與記憶體管理有關的暫存器之修改指令 與Timer設定有關的指令 Enable/Disable 指令 系統停止 (Halt) 指令 從使用者模式改變到監督模式的指令 硬體保護 (I/O Protection) 防止User Program在執行時，直接使用Hardware Device。 User Program必須透過O.S.提出Hardware Request，再由O.S.控制Hardware運作，並將Hardware Result告知User Program。 執行流程： 發出 Hardware Request，即System Call，以轉換Modes 執行相對應的硬體服務 回傳結果給O.S. O.S.再將結果回傳給User Program ?快取