系统设计的概念,电脑系统概念设计方案

1.暖通空调计算机控制系统设计？

2.操作系统课程设计 （包括进程管理、进程的同步和互斥、存储管理）

3.计算机操作系统的设计目标

4.数据库设计：从现实到计算机的完美转换

5.计算机系统的组成

6.操作系统原理

7.计算机系统结构的定义是什么

　计算机系统结构是计算机专业本科生的一门专业必修课程。课程的目标是提高学生从系统和总体结构的层次来理解和研究计算机系统的能力。下面是我给大家推荐的计算机系统结构论文范文，希望大家喜欢!

计算机系统结构论文范文篇一

　《计算机系统结构教学探索》

　摘要：计算机系统结构是计算机专业的一门专业基础课，本文根据计算机结构的课程特点，从教学方法、教学手段、实践环节方面，提出以学生为主体，利用多媒体教学等手段来提高学生的学习兴趣和主动性，从而提高了学习效果。

　关键词：计算机系统结构　动画演示法　联系比较法　实践环节

　0 引言

　计算机系统结构是计算机专业本科生的一门专业必修课程。课程的目标是提高学生从系统和总体结构的层次来理解和研究计算机系统的能力，帮助学生建立整机系统的概念;使学生掌握计算机系统结构的基本知识，原理和性能评价的方法，了解计算机系统的最新发展。使学生领会系统结构设计的思想和方法、提高分析和解决问题的能力。但是在教学中一直存在教学内容中原理和概念较多，综合性强，比较抽象，难学难懂，实验的硬件条件缺乏，学生学习兴趣等不高问题。笔者在多年的教学过程中，不断吸取其它高校的教学经验，对计算机系统结构教学进行改进和总结。

　1 课程的内容和特点

　1.1 课程内容

　计算机系统结构课程本科教学时长安排为50学时，实验为22学时。根据国内外其它院校的教学思路，结合对计算机人才知识结构的要求，课程内容包括概论;指令系统;输入输出系统;存储体系;流水线技术;并行处理机;多处理机和课程实习。重点讲授内容为存储体系和指令级并行技术，存储系统是体系结构设计中的瓶颈问题，是系统成败的关键;指令级并行技术为计算机体系结构中的经典问题流水线、并行性等设计。而对并行计算机，多处理机只作简单介绍。从而突出了基本知识，注意和先修课程内容的贯通。

　1.2 课程特点

　(1)综合性强。计算机系统结构开设在第7学期，先修课程有：汇编语言程序设计、数据结构、计算机组成原理、操作系统、编译原理等课程。教学中要求学生综合应用各课程知识，教学难度较大。(2)理论性强。内容抽象复杂，概念多，学生感到学习难度大，教学处理不好的话，学生的学习积极性不高。(3)缺乏实验环境，学生无法获得对计算机系统结构性能改进的直观认识。由于大多数高校硬件条件不满足，故许多高校在开设这门重要课程时，仅仅停留在理论讲授上，相应的实践教学是空白，学生面对枯燥理论，学习兴趣缺乏，不利于提高教学质量。

　2 教学的探讨

　根据本课程的特点，教学大纲的要求，从培养学生能力的目标出发，明确目标，积极引导学生，采取动画演示、联系比较、启发式教学法，加强实践教学，提高了学生学习的兴趣和主动性，从而有效地提升了教学效果。

　2.1 明确学生的认识

　要想提高学生的学习的主动性，首先要让学生明确该课程的重要性。一部分学生认为该课程与计算机组成原理，操作系统等课程存在一定的重叠，认为只是前面知识的重复。另一部分学生由于面临就业和考研压力，只求通过考试而忽略能力的培养。针对第一部分在学习本课程时阐明该课程与其它课程的关系和区别。计算机组成原理从硬件系统方面来解释计算机各组成部分的工作原理。而计算机系统结构跨越了硬件和软件层次，让学生理解计算机系统结构的基本原理，这样编程时才能考虑更周全，编写更加高效的程序。针对第二部分学生让其认识到学习不只是为了考试，我们不仅要提高程序和系统的开发设计能力，还应提高从总体的架构去分析和解决问题的能力。

　2.2 明确教学目标

　计算机系统结构就是通过采用不同的软硬件技术设计高性价比的计算机系统，面临硬件性能达到极限，我们主要从存储系统、指令系统、指令并行性来分析和评价计算机系统设计，使学生理解计算机性能的提高的方法。例如， 提高CPU计算速度可以采用方法： 一种是提高处理器的主频;第二种方法是提高指令执行的并行度，当前CPU中都采用超标量超流水线技术，流水线结构其实就是一种提高并行度的方法。CPU不像以前通过提升主频来提升速度，因为硬件速度的提高是有限的，最大只能是光速，所以CPU还通过多核的技术来提升速度。这样，学生在学习时运用所学的知识来分析，有利于培养他们发现问题、分析问题、解决问题的能力。

　2.3 采取合理的教学方法和教学手段

　(1)动画演示。教学中采用大量的动画来系统解析教学内容，包括系统的结构、工作的原理、工作流程以及一些算法等，把以往抽象、枯燥的解说变为形象生动的动画动态展示和讲解。这些动画动态的把讲解内容展现在学生面前，突出知识的核心思想和关键知识点，容易理解和提升学习的兴趣。(2)联系比较法。把本课程中的一些概念、策略和思想与现实生活中的事例进行联系比较，如与生产流水线相联系。目的是使学生更好地理解和掌握教学内容，抓住关键思想，联系实际，从而提高了教学效果。(3)启发式教学法。由于高年级学生都有很好的自学能力，在教学中积极地根据学习的内容提出一些问题，让学生通过查阅资料，讨论学习某个问题。如RISC和CISC相比较，在理论上RISC处理器占有优势，但在实际微处理器中主要是CISC处理器;计算机处理器的发展提高到一定的主频后，主要过多核设计来提升CPU性能等。极大地提高了学生的学习的兴趣和积极性。

　2.4 加强实践教学

　国内外高校计算机系统结构的实验一般分为偏重软件的程序员角度和偏重硬件设计人员角度。计算机科学专业开设的实验课程一般偏重软件人员，强调从程序员的角度去了解整个计算机系统如何运行，为程序的优化，可靠性的保证等提供基础知识，实验课程一般用高级程序语言和模拟器实现。而计算机工程专业开设的实验课程一般偏重硬件，强调从硬件设计人员的角度如何设计和实现整个处理器系统，实验课程要求用相关的硬件描述语言实现系统，在FPGA上测试验证。①我们是偏重于软件的，为了让学生应用流水线技术，尝试改进流水线性能的新技术，提高学生对现代计算机系统的认识，引进了DLX虚拟处理器实验。利用DLX虚拟处理器可以进行处理器指令系统的设计，流水线的设计与实现、并行处理的设计与实现等带有新一代处理器思想和技术的实验。从而充分调动学生的能动性，提高了学生的学习兴趣，以及分析问题、解决问题的能力。

　3 结束语

　本课程具有内容综合性强、理论多、难度大等特点，教师对课程明确教学目标和定位的基础上，重视教学方法和多媒体手段，加强了实践教学，积极引导学生，提高了学生对本课程的兴趣，达到了较好的教学效果。

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暖通空调计算机控制系统设计？

嵌入式系统掉电保护的一种设计方法

摘要 在嵌入式系统设计过程中，系统的掉电保护越来越受到重视。本文介绍的方法是在用ARM7系列芯片S3C4510B和μClinux构建的嵌入式平台上实现的。整个掉电保护实现的基本思路是：产生掉电信号，捕捉掉电信号和处理掉电信号。重点介绍这个过程的具体实现。

关键词 掉电保护 嵌入式系统 管道通信 原子操作

引 言

系统防掉电设计的目的是：采用一种机制，使得系统在意外失去供电的情况下，可以保证系统运行状态的确定性以及记录数据的完整性；当系统供电恢复后，现场数据可以及时恢复，避免应用系统产生混乱。我们知道，在嵌入式系统设计与开发中越来越多地应用嵌入式操作系统。由于操作系统的引入，数据的读写往往是通过文件的方式完成，而不是直接对存储单元地址操作。用文件读写方式操作数据，在程序的运行过程中往往将数据暂存在易失性的存储空间，如SDRAM，一旦系统意外失电，这些数据往往被丢失。因此，当系统意外失电时必须采取一定的措施进行系统的掉电保护，以避免系统产生混乱。总的说来，防掉电程序的主要思路就是：产生掉电信号，捕捉掉电信号，处理掉电信号和数据以及现场状态的恢复。

如果不引入操作系统，直接对存储单元进行数据操作，每次操作的数据量小，可以利用中断服务的方式进行掉电保护[1];而用文件的方式进行数据操作，数据量一般比较大，因此基于中断服务的方式进行掉电保护已经不再可靠。本文研究的对象是基于操作系统的较为复杂的嵌入式系统设计过程中的掉电保护。

1 掉电保护方案实现的系统基础

掉电保护是在由ARM体系的硬件平台和μClinux嵌入式操作系统的基础上实现的。

ARM7系列的微处理器支持八种类型的中断处理[2]。外部中断请求会在外部中断引脚有效(一般是低电平)，并且程序状态寄存器相关位(即CPSR的I控制位)设置为允许时得到处理器响应。响应后处理器进入中断工作模式，PC被装人中断向量0x00000018。在这个地址单元存放中断服务程序人口地址，中断服务程序就可以被执行。在掉电保护方案中，中断服务程序很简单，就是将表示掉电的全局变量置位即可。这样可以缩短程序执行时间。

Flash存储器是一种可在系统(in system)进行电擦写，电后信息不丢失的存储器。它具有低功耗、大容量、可整片或分扇区在系统编程(烧写)、擦除等特点，并且可由内部嵌入的算法完成对芯片的操作，因而在各种嵌入式系统中得到了广泛的应用。作为一种非易失性存储器。Flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。常用的Flash为8位或16位的数据宽度，编程电压为单3．3V。与Flash存储器相比较，SDRAM不具有掉电保持数据的特性，但其存取速度大大高于Flash存储器，且具有读/写的属性，因此，SDRAM在系统中主要用作程序的运行空间、数据及堆栈区。当系统启动时，CPU首先从复位地址0x0处读取启动代码，在完成系统的初始化后，程序代码一般应调入SDRAM中运行，以提高系统的运行速度，同时，系统及用户堆栈、运行数据也都放在SDRAM中。SDRAM的存储单元可以理解为一个电容，总是倾向于放电，为避免数据丢失，必须定时刷新(充电)。因此，要在系统中使用SDRAM，就要求微处理器具有刷新控制逻辑，或在系统中另外加入刷新控制逻辑电路，特别的情况是在系统失电后，要采取一种有效的机制确保将sDRAM中的数据写入F1ash中。

2 基于掉电保护方案的硬件设计

图1是一种典型的嵌入式系统硬件设计方案。系统的微处理器采用S3c4510B，是基于ARM7体系结构的。SDRAM是一种易失性存储器作为程序的运行空间，类似于PC机的内存；Flash作为程序存储空间是非易失性的。程序运行过程中的数据往往缓存在sDRAM中，在系统失电时必须写往Flash。

在系统中，需要使用5V和3.3V的直流稳压电础Ｆ渲?S3C4510B及部分外围器件需3.3V电源，另外部分器件需5V电源。为简化系统电源电路的设计，要求整个系统的输入电压为高质量的5V的直流稳压电源。有别于一般的电源回路设计，本系统的电源回路设计过程中增加了有关掉电保护的设计。包含这个设计的系统电源电路如图2所示。

操作系统课程设计 （包括进程管理、进程的同步和互斥、存储管理）

（一）引言随着科技的飞速发展，智能控制的应用范围在逐渐拓展，并且引起了空调控制方案的变革。同时，计算机技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，逐步形成了以计算机控制系统为基础的空调控制系统。据统计，空调系统的能耗通常占楼宇能耗的 60%以上，为使空调系统以最小的能耗达到最佳的运行效果，即满足国际上最新的能量效率的要求，因此，研究空调的控制系统具有很大的经济意义。（二）闭环控制系统的基本结构整个调节系统采用的是闭环反馈控制，由传感器、调节器、执行器、调节对象组成。当传感器检测出被调节对象的参数θa后，与给定值θG进行比较得出偏差信号 e，然后再把偏差信号送入调节器中。调节器得到偏差信号后，根据其调节规律，自动输出调节信号 p 来控制执行器。执行器根据输入信号而动作，如控制调节阀开度，从而控制流过调节阀的介质流量，这样就实现了被控对象参数的自动调节。本次实验室空调自动控制系统中，共有 4 个闭环控制环节，分别为：空调系统制冷量的闭环控制、空调系统供热量的闭环控制、实验房间空气温湿度的闭环控制、实验房间送风风速的闭环控制。图 1 闭环控制原理图（三）自动控制系统设计1.控制系统组成原理图图 2 为计算机分布式控制系统原理图。其上位机采用 PC机，与通信接口等组成中央控制设备。PC 机通过通信接口和RS-485 总线冷连接，实现上位机与制冷系统、供热系统、主/副空调机组控制器的正常通信。下位机控制器采用 PLC，其主要功能是读取现场数据、控制存储和解读用户逻辑、执行各种运算程序、输出运算结果、执行系统诊断程序、完成与中央控制主机和外部设备的通信。图 2 空调系统计算机控制原理图各种控制设备因有 PLC 作为下位机，可独立运行，完成各自的功能；各控制设备也可以在上位机的控制和协调下运行，实现预定的各种功能。由于各控制设备可以脱离上位机工作，上位机的故障影响面大大减小，系统运行更加安全、可靠。2.空调系统冷源控制原理图实验室空调系统的冷源由制冷系统提供，整个冷源系统由冷却塔、定压补水箱、冷冻水泵、冷却水泵，冷凝机组组成。其中冷冻水泵和冷却水泵都是一备一用。控制系统的现场监测和控制设备有下位机 PLC、冷冻水供/回温度传感器、冷却水供/回水温度压力传感器、水泵流量传感器、水泵压力传感器、变频控制箱、电磁阀等组成。其控制系统原理图如图 3 所示：系统的监控原理如下：（1）PLC 下位机对冷凝机组、冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔的运行状态、故障状态、手/自动状态反馈信号进行监测，并控制这些设备的启停，并能对故障进行报警。（2）对冷却水供/回水温度、冷冻水供/回水温度进行监测保证其在正常范围。其中冷冻水供水温度的典型值为 7℃，冷冻水回水温度的典型值为 12℃，冷冻水供回水温差为 5℃，冷却水供水温度的典型值为 32℃，冷却水回水温度的典型值为 37℃，冷凝机组进出口温差和进水最低温度应按冷凝机组的具体要求确定。图 3 空调系统冷源自动控制原理图（3）监测冷冻水流量，再根据供回水温差计算空调系统的冷负荷，根据冷负荷的大小，通过变频调速装置调节冷冻水泵转速的快慢，实现节能的目的。其中水泵变频器运行频率上限值为 45Hz、下限值为 30Hz。3.空调系统热源控制原理图实验室空调系统的热源由供热系统提供，整个热源系统由蒸汽锅炉、补水定压箱、凝水箱、热水循环泵、补水泵、板式换热器组成。其中热水循环泵为一备一用。控制系统的现场监测和控制设备由下位机 PLC、热给/回水温度传感器、水泵流量传感器、水泵压力传感器、锅炉出口蒸汽压力传感器、锅炉出口蒸汽温度传感器、板式换热器冷介质出/入口温度传感器、板式换热器热介质出/入口温度传感器、电磁阀等组成。其控制系统原理图如图 4 所示：系统的监控原理如下：（1）PLC 下位机对蒸汽锅炉、热水循环泵、补水泵的运行状态、故障状态、手/自动状态反馈信号进行监测，并控制这些设备的启停，并能对故障进行报警。（2）对热水的供、回水温度进行监测保证其在正常范围。锅炉输出饱和的蒸汽，经热交换后向空调机组提供温度较高的热水。回水温度反映了系统热负荷的大小，回水温度高，系统热负荷小，反之热负荷高。（3）对板式换热器的运行参量、运行状态监测及控制，如：板式换热器一次侧蒸汽出/入口温度的检测，二次侧热给水出口温度的检测，二次侧热循环水入口温度的检测。图 4 空调系统热源自动控制原理图4.试验房间空调机组控制原理图实验房间空调机组主要由新风阀、回风阀、排风阀、过滤器、冷/热盘管、送风机组成。控制系统中的现场设备由下位机 PLC、送/回风温度传感器、送/回风湿度传感器、送/回风风速传感器、送风管道静压传感器、回风二氧化碳传感器、防冻开关、压差传感器、风阀执行器、电磁阀等组成。其控制系统原理图如图 5 所示：系统的监控原理如下：（1）电动风阀与送风机回风机的连锁控制。当送风机、回风机关闭时，新风阀、回风阀、排风阀都关闭。新风阀和排风阀同步动作，与回风阀动作相反根据新风、回风及送风焓值的比较，调节新风阀和回风阀的开度。当风机启动时，新风阀打开；风机关闭时，新风阀关闭。（2）当过滤网两侧压差超过设定值时，压差开关送出过滤网堵塞信号，并由监控工作站发出报警信号。图 5 实验房间空调机组自动控制原理图（3）送风温度传感器检测出实际送风温度，送往计算机与给定值进行比较，经计算机的计算后，输出相应的模拟信号，控制水阀的开度，直到实测温度非常逼近和等于设定温度。（4）送风湿度传感器检测出实际送风湿度，送往计算机与给定值进行比较，经计算机的计算后，输出相应的模拟信号，调节加湿阀的开度，控制房间湿度达到设定值。（5）由设定的时间表对风机启停进行控制，并自动对风机手动/自动状态、运行状态和故障状态进行监测；对送风机、回风机的启停进行顺序控制。（四）结束语本文设计了以 PC 机和 PLC 为核心的暖通空调计算机分布式控制系统，实现了制冷系统的自动控制、空热系统的自动控制、空调机组的自动控制，并使各子系统协调工作，节能减耗。并使得实验室暖通空调系统更加完善，方便了同学和老师今后进行实验。

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计算机操作系统的设计目标

- 课程设计的计算机操作系统程序

课程概述

计算机操作系统是中央广播电视大学计算机科学与技术专业（本科），系统设置必修课程。教学总时数72.4学分，开设一学期。前课程，计算机组成原理，面向对象编程和数据结构。

计算机操作系统课程是计算机专业的课程，通过学习，使学生掌握电脑作业系统的设计和组成的基本原则之一;计算机操作系统的基本概念和新的概念，术语和术语;了解计算机的发展，操作系统的功能和设计技巧和方法，基本操作使用最常用的计算机操作系统（DOS，Windows，UNIX或Linux）的。

？课程内容

主要内容包括：概述电脑的操作系统，作业管理，文件管理，存储管理，输入输出设备管理，工艺和管理处理器，操作系统结构和编程。

二，系统的教学内容和教学要求

章概述操作系统的中

教学内容：

操作系统的定义和发展形成的操作系统和五个主要类型，操作系统五大功能特性的操作系统的性能，配置的操作系统，“生成”的概念

教学要求：

主：什么是操作系统;知道五类和五功能的操作系统;

至少掌握：掌握操作系统的安装，使用和维护的实际怀抱;

理解：如何理解一个初步的了解，熟悉和解剖学的人机交互界面的操作系统

任务的作业管理

教学内容如下：

的特点，人机界面的发展;操作系统的shell语言的第一，第二和第三代接口的发展特点，基本键盘命令和系统调用任务调度算法; 教学要求：

主的人机界面设计

大师：掌握基本的作业系统人机界面的设计思路;

理解：传统的接口界面

章文件管理的

教学内容：

文件管理任务和功能的操作系统文件的结构和分类的物理结构和逻辑结构的文件，文件目录结构，文件访问控制和安全机制，文件系统模型结构;

教学要求：

水平：基本的文件访问控制和系统管理;

>掌握的文件系统目录分类管理功能;

理解：文件系统的程序设计

的章内部存储管理

教学内容：

内存分区，分页，子段的管理理念;物理地址和逻辑地址内存“扩展”技术;存储管理，支柱存储管理的内存分配算法的

教学的要求：

掌握基本配置：内存管理和调度方法;

主：主不同的分区存储管理，分页和分段方法;

有关：有效利用的内存空间

第五章输入和输出设备管理器的教学内容：

的输入和输出设备的功能分类;独占的，共享的，虚拟装置的管理功能;输入和输出设备的处理程序;管理策略的输入和输出设备;

教学要求：

法师：法师的输入和输出设备的管理特性;

法师：法师分类设计方法的输入和输出设备;

明白了：

编程元素的输入和输出设备处理程序第

教学内容的低级别的处理器管理：

操作系统的核心功能，“过程”的概念，过程的并发和并行的基本状态的转换的过程;进程调度算法进程同步和互斥过程PV操作，“锁”的概念;

教学要求：

大师：在操作系统内核运行的基本概念“过程“;

掌握的基本转换过程中的状态和特征;

理解：操作系统

教学内容，进程调度算法的编程方案的结构

BR />第七章：

操作分层的模块化的系统结构设计和操作系统的测试;的

教学的要求：

本章教学基本要求：了解基本的设计思路和方法现代计算机操作系统

三，教学媒体

本课程使用的教学媒体：文字材料，视频材料，网络教学和辅导。

1。文字材料

计算机操作系统（2）武企业万元清华大学出版社

注：本课程实验的主要教材。

文字教材过程中的主要传播媒介。准备的文字材料，同时保持先进性，科学的学科体系，这两种作业系统的理论，技术，实现了一体化的三个强调的能力。

2。视频教材

该课程16节和视频，每讲50分钟，讲授的课程集中困难，科目汇总。为了帮助学生理解操作系统的整体概念和思想，伍启元教授扬声器。

当然，视频与相应的文字材料，注重艺术表达播放视频教材，教学形象化。

3。

在线教学网上教学和指导，咨询与上述有机介质方面的作用：（1）释放的教学和指导性文件，课程公告，咨询，参考材料;（2）根据工程进度教学，心理咨询聊天室发表的一篇文章“自我测试题（3）实时Q＆A，一天到一天的课程论坛Q;（4）开展网上教师培训与教学研讨会。

文字材料的基础上，对学生的学习，视频教科书的补充文字材料，在线咨询是一个方便的教学和学习方式的互动。总之，分工和各种媒体，让学生有更大的自主学习空间，以方便学生自由选择，自主学习，提高学生的自我学习能力。

教学安排建议

当然主要教科书和课程实验教学安排建议

教学点，请根据中央电大统一安排课程，面对面辅导的要求，如表1所示。

表1的主要教科书和课程实验教学安排建议

每周教学内容小时的实验内容推荐小时

操作系统的教学安排概述

2操作系统定义了五种类型， 5 4

三人人机界面管理Linux的实践准备1

四个工作管理任务调度4

五个文件管理的任务和功能的Linux操作系统命令的逻辑结构和物理结构4

7个存储管理任务和功能2命令解释器4

九编制2

八分分配存储管理段4

分配的存储管理作业调度模拟编程的六个文件10设备管理的任务和职能

11种设备，技术和管理存储分配管理设计4

过程的定义和特征4 13进程调度和通信进程调度模拟编程 p> 15操作系统级模块结构僵局的产生和处理14 26 4

（总复习）4

共56条16

课程视频内容，示于表2。

章教学内容表2视频教材课程小时的视频时间分配

操作系统提供了一个概述8小时4

运营管理8小时2

文件管理2

8小时的存储管理8小时

5个设备管理器

6过程管理8小时10小时4

7操作系统的系统程序结构6小时0

56小时16

2在线咨询在线咨询内容

包括教学文件，课程辅导，网络教室。充分利用网络资源，和偶尔的在线课程相关的辅导材料，定期，根据教学在线辅导和考试Q＆A活动，适当安排的需要。具体安排如下：

？

包括课程介绍，教师，教学大纲，教学设计，教学档案。

？课程辅导

包括课程学习和答案，专题辅导，习题和答案，自我测试，评估说明，网上还提供了教师讲课教案教学点的教学使用。

？网络课堂

包括直播课堂和IP课件。

基于网络的教学活动：中央广播电视大学一般集中在每学期安排的实时在线辅导学生，教师的教学和研究活动。具体的时间表，每学期上发布的TVU的网上家园。

？论坛：每天的日常应答的过程中。

课程的课堂直播第一学期，通过教育电视台播出，安排四次直播课堂，每次50分钟。的第一堂课3个教学点，难点的教学和演讲后代表咨询审查的辅导和考试说明的过程中反映的共性问题。直播课堂挂在网页上的内容。

工作

课程形成性评估书，当然工作量。工作成绩计入课程成绩。中央电大的工作，不时抽查，检查审查和完成作业。

课程考试，请参阅“中央广播电视大学计算机操作系统课程评估的指示。建议

五，教学方法？教学建议

（1）计算机操作系统是一个实用的课程。其特点是概念多，涉及范围广。要求教学辅导深和混乱的概念来进行详细说明，并详细描述每章的重点，管理和控制的调度算法技能。

（2）注重培养学生熟悉的操作系统，以及在维护操作系统的问题进行分析，并在实验中解决问题的能力。

？建议

（1）从宏观和微观把握学习操作系统。在宏观上，要认识到在计算机系统中的操作系统的地位清除操作系统的整体结构;微观方面应把握的操作系统是管理计算机资源（过程中，处理器，内存，文件，设备），了解概念，原理和技术。

（2）操作系统是计算机技术和管理技术相结合的联想日常生活学习重复熟悉的样品管理实现运营系统的管理方法，以加深对问题的理解。

（3）要注意加强自我学习的能力，有能力实现这一目标的“学习”的文化。

数据库设计：从现实到计算机的完美转换

操作系统是一种管理计算机硬件的程序，它为应用程序提供了基本的运行条件，并且在计算机用户和计算机硬件之间扮演着中介的角色。操作系统的一个让人感到惊奇的方面就是它们所表现出来的丰富的多样性。大型计算机操作系统的首要设计目标是优化对硬件的使用。个人计算机（PC）操作系统则提供了对复杂的游戏、商业应用，以及对介于二者之间的所有应用软件的支持。手持计算机操作系统则向用户提供了一个环境，用户在此可以方便的利用计算机运行程序。这样，有些操作系统追求易用性，有些追求效率，还有些则是两者的折衷。

要理解什么是操作系统，必须要首先清楚它们是如何发展的。在本章中，我们将从最初的hands-on系统开始，经过多道程序系统和分时系统，到个人计算机系统和手持计算机系统，以此来追寻操作系统的发展。我们也将讨论操作系统的变种，比如，并行系统、实时系统和嵌入式系统。在跨越各种各样的平台时，我们会看到作为一种自然而然的解决方案操作系统是怎样在早期的计算机系统中发展的。

1.1 操作系统是什么？

操作系统几乎是所有的计算机系统的一个重要组成部份。大体上可以将一个计算机系统分为四部分：硬件、操作系统、应用程序和用户（图1.1）。

图1.1

中央处理单元（CPU）、存储器和输入输出（I/O）设备等硬件提供了基本的计算资源。字处理软件、电子制表软件、编译器和网页浏览器等应用程序定义了利用这些资源来解决用户计算问题的方法。操作系统为用户在各种应用程序之间控制和协调着对硬件的使用。

计算机系统由硬件、软件和数据组成。在计算机系统的运行中，操作系统提供了利用这些资源的合理途径。操作系统与政府十分相似。像一个政府，其本身并不能做什么。操作系统仅仅提供了一个环境，其它程序可以在此做有用的工作。可以从两个视角来研究操作系统：用户视角和系统视角。

计算机系统的组成

数据库设计是一个复杂而又至关重要的过程，它涉及到将现实世界的信息转化为计算机可识别的数据。本文将从概念设计和物理设计两个阶段，深入探讨数据库设计的过程和方法。

概念设计阶段

在概念设计阶段，我们需要从企业的角度出发，构建一个抽象的数据库模型。E-R图是实现这一目标的关键工具，它能够清晰地展示现实世界中的实体和它们之间的关系，从而为数据模型的建立奠定基础。

物理设计阶段

进入物理设计阶段，我们需要考虑如何在存储设备上具体安排数据库。这涉及到结合特定数据库管理系统（DBMS）的功能，对数据的存储结构、组织方式以及存放位置进行详细规划。简单来说，就是要解决数据库在物理层面上的存储结构和存储方法的问题。

精心设计

通过精心设计，我们可以确保数据库既满足企业的实际需求，又能高效地运行在计算机系统中。数据库设计是一个复杂的过程，需要我们在概念设计和物理设计两个阶段中，充分考虑现实需求和计算机系统的特点，才能实现从现实到计算机的完美转换。

操作系统原理

计算机系统由硬件和软件两大部分组成.

(1)硬件的组成(输入设备,输出设备,存储器,运算器,控制器)

输入设备:使计算机从外部获得信息的设备如鼠标,键盘,光笔,扫描仪,话筒,数码相机,摄像头,

手写板

输出设备:把计算机处理信息的结果以人们能够识别的形式表示出来的设备如显示器,打印机,绘图仪,音箱,投影仪

存储器:如硬盘，光驱，U盘

运算器:算术运算,逻辑运算

控制器:如从存储器中取出指令,控制计算机各部分协调运行

控制器和运算器整合在CPU中

(2)软件的组成

软件定义:程序和有关文档资料的合称

软件分类:系统软件(使用和管理计算机的软件)和应用软件(专为

某一应用编制的软件)

eg：常见的系统软件有:操作系统,数据库管理系统和程序设计语言

常见的应用软件有:辅助教学软件,辅助设计软件,文字处理软件,

信息管理软件和自动控制软件

计算机系统结构的定义是什么

　进程概念是现在操作系统的基本概念，已经成为计算机科学中的一大成就。下面是我分享的相关内容，欢迎阅读参考。

　什么是进程?

　进程的出现，是为了是操作系统可以以一种有序的方式管理应用的执行，以达到以下目的：

　资源对多个应用程序是可用的;

　物理处理器在多个应用程序之间切换以保证所有程序都在执行中;

　处理器和I/O设备能得到充分利用;

　所有现在操作系统采用的方法都是依据一个或者多个进程存在的应用程序执行的一种模型。 到底什么是进程呢?

　进程是一组元素组成的实体，它可以是一个正在执行中的程序，也可以是一个能分配给处理器并由处理器执行的实体。

　进程的两个基本元素是：程序代码(program code)和代码相关联的数据集(set of data)。

　在进程执行时，任意给定一个时间，进程都可以唯一地表征为以下元素：

　标识符：进程的唯一标识符，用来区别其他进程

　状态：进程在不同的生命周期有着不同的状态

　优先级：相对于其他进程的优先级

　程序计数器：程序中即将被执行的下一条指令的地址

　内存指针：包含程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享内存块的指针

　I/O状态信息：包括显示的I/O请求、分配给进程的I/O设备和被进程使用的文件列表等

　记账信息：可能包括处理器时间总和、使用的时钟数总和、时间限制、记账号等

　上述的列表信息被存放在一个称为进程控制块的数据结构中，该控制块由操作系统创建 和管理。

　进程状态

　在任何时刻，进程可以处于以下两种状态之一：运行态和未运行态，这是最简单的两状态模型。在这个模型中，会有一个调度器(dispatcher)，使处理器从一个进程切换到另外一个进程。

　'内存状态转换'

　由于存在着一些处于非运行状态但已经就绪等待执行的进程，而同时存在另外一些处于堵塞状态等待I/O操作结束的进程。

　因此，解决这一问题比较自然的方法是使用五状态模型： 运行态、就绪态、堵塞/等待态、新建态和退出态。

　'五状态模型'

　>>(1)被挂起的进程

　上述的基本状态提供了一种为进程建立系统模型的方法，并指导系统的实现。但是，往这个模型中添加其他状态也是合理的。

　由于处理器的运行速度远大于I/O，以至于内存中所有的进程都在等待I/O的情况也是很常见的。因此，即使是多道程序设计，大多数处理器仍然可能处于空闲状态。

　一种解决方案是增大内存，使得内存中可以存在更多的进程。然而这种方案显然是治标不治本的。

　另外一种解决方案是交换(swapping)。当内存中没有处于就绪状态的进程时，操作系统就把被阻塞的进程换出到磁盘中的挂起队列(suspend queue)。操作系统在此之后取出挂起队列中的另一个进程，或者接受一个新进程，将其加载到内存中运行。这时，在进程状态模型中添加了另外一个状态：挂起态。

　当操作系统从挂起队列中取出一个依然阻塞的进程是毫无意义的，因为它仍然没有准备好执行。所以为了区分被挂起的进程哪些是可以取出的，需要设计另外一种挂起模型：

　为了区分，需要四个状态：

　就绪态：进程在内存中并可以执行

　阻塞态：进程在进程中并等待一个事件

　阻塞/挂起态：进程在外存中并等待一个事件

　就绪/挂起态：进程在外存中，但是只要被载入内存就可以执行

　总结一下挂起的'进程的概念：

　进程不能被立即执行。

　进程可能是或不是正在等待一个事件。如果是，阻塞条件不依赖于挂起条件，阻塞事件的 的发生不会使进程立即执行。

　为组织进程的执行，可以通过代理把这个进程置于挂起状态，代理可以是进程自己，也 可以是父进程或者操作系统。

　除非代理显示的命令操作系统进行状态转换，否则进程无法从这个状态中转移。

　除了因为提供更多的内存空间，进程还会因为什么原因被挂起呢?

　在所有这些导致进程挂起的情况中，挂起进程的活动都是由最初请求挂起的代理请求的。

　进程描述

　操作系统控制计算机系统内部的事件，它为处理器执行进程而进行调度「schedule」和分派 「dispatch」，给进程分配资源，并响应用户程序的基本服务请求。因此，操作系统可以被视为管理系统资源的实体。

　操作系统为了控制进程和管理资源需要哪些信息呢?

　>>(1)操作系统的控制结构

　为了管理进程和资源，操作系统构造并维护它所管理的每个实体的信息表。

　操作系统维护四种不同类型的表：内存、I/O、文件和进程。

　内存表「memory tables」用于跟踪内存和外存。内存表必须包括一下信息：

　分配给进程的内存

　分配给进程的外存

　内存块或者虚拟内存块的保护属性

　管理虚拟内存所需要的任何信息

　I/O表「I/O tables」用于管理计算机系统中的I/O设备和通道。在任何给定的时刻，一个I/O 设备或者是可用的，或者是已分配给某个特定的进程。如果正在进行I/O操作，则操作系统需 要知道I/O操作的状态和作为I/O传送的源与目标的内存单元。

　文件表「file tables」用于提供关于文件是否存在、文件在外存中的位置、当前状态和属性 的信息。

　进程表「process tables」为了管理和操作进程所必须使用的表。

　>>(2)进程控制结构

　操作系统在管理和控制进程时，首先必须知道进程的位置，然后，它必须知道在管理时所必需的进程的属性(如进程ID、进程状态)。

　进程位置

　想一个最基本的问题：进程的物理表示是什么?

　回想之前关于进程的定义，进程至少包括一个或者一组被执行的程序，与这些程序相关联的 局部变量、全局变量和任何已定义常量的数据单元。因此，一个进程至少包括足够的内存空 间，以保存该进程的程序和数据;此外，程序的执行通常设计用于跟踪过程调用和过程间参 数传递的栈。最后，与每个进程相关联的还有操作系统用于控制进程的许多属性，也就是进 程控制块。程序、数据、栈和属性的集合称为进程映像「process image」。

　在最简单的情况下，进程映像保存在邻近的活连续的存储块中。因此，操作系统必须知道每 个进程在磁盘中的位置;对于在内存中的进程，需要知道其在内存中的位置。

　现代操作系统嘉定分页硬件允许用不连续的物理内存来支持部分常驻内存的程序。在任何给 定的时刻，进程映像的一部分可以在内存中，剩余部分可以在外存中。因此，操作系统维护 的进程表必须表明每个进程映像中每页的位置。

　进程属性

　操作系统所需要的每个进程信息的简单分类：

　进程标识信息

　进程状态信息

　进程控制信息

　所有的操作系统中，每个进程都分配了唯一的一个数字来表示进程标识符。除此之外， 还分配一个用户标识符，用于表明拥有该进程的用户。

　处理器状态信息包括处理器寄存器的内容。当进程被中断时，所有寄存器中的信息必须 被保存起来，使得进程恢复执行时，这些信息可以被恢复。

　进程控制块中的第三类主要信息是进程控制信息，用于操作系统控制和协调各种活动进 程所需要的额外信息。

　进程控制块中可能还包含构造信息，包括将进程控制块链接起来的指针。

　进程控制块的作用

　进程控制块是操作系统中最重要的数据结构。操作系统中的每个模块，包括那些设计调度、 资源分配、中断处理、性能检测和分析的模块，都可能读取或者修改进程控制块。

　进程控制

　>>(1)执行模式

　为了保护操作系统和重要的操作系统表不受用户程序的干涉，操作系统通常使用两种模式管理进程：特权模式『也称为系统模式(system mode)、控制模式(control mode)或者内核模式 (kernel mode)』，和用户模式。

　在内核模式下，软件具有对处理器及所有指令、寄存器和内存的控制能力，这一级的控制对用户程序不是必需的，并且为了安全也不是用户程序可以访问的。

　>>(2)进程创建

　操作系统一般安装以下步骤创建进程：

　给进程分配一个唯一的进程标识符。此时，主进程表中增加一条新表项，其对应该进程。

　给进程分配空间。包括进程映像中的所有元素。

　初始化进程控制块。进程控制信息部分的初始化基于标准默认值和为该进程所请求的属 性。

　设置正确的连接。

　创建或者扩充其他数据结构。

　>>(3)进程切换

　关于进程切换，有着一些问题。

　进程什么时候进程切换?

　执行模式切换和进程切换之间有什么区别?

　进程切换时，操作系统必须对它控制的各种数据结构做什么?

　何时切换进程

　通常，下列原因可能造成进程切换。

　模式切换

　如果存在一个未处理的中断，处理器会做以下工作：

　把程序计数器置成中断处理程序的开始地址。

　从用户模式切换到特权模式，使得中断处理代码可以包含有特权的指令。

　进程的状态变化

　如果当前正在运行的进程被转换到另外一个状态(就绪、挂起等)，则操作系统必须使其环境发生实质性的变化：

　保存处理器的上下文环境，包括程序计数器和其他寄存器。

　更新当前处于运行态进程的进程控制块，包括将进程状态改变到另外一个状态。

　将进程的进程控制块移到相应的队列。

　选择另一个进程执行。

　更新所算则进程的进程控制块。

　更新内存管理的数据结构。

　恢复处理器在被选择的进程最近一次切换出运行状态时的上下文环境。

计算机系统结构是指计算机硬件和软件之间的组织和交互方式以及它们之间的关系。它涉及计算机系统中各个组件的功能、连接方式、数据传输路径以及整体的设计原则和架构。

计算机系统结构的定义包括以下几个要点：

1、硬件组件：计算机系统结构描述了计算机硬件组件的组织和功能。这包括中央处理器（CPU）、存储器（内存）、输入输出设备、总线系统等。

2、软件组件：计算机系统结构还考虑了计算机系统中的软件组件。这包括操作系统、应用软件和编程接口等。

3、数据流和控制：计算机系统结构定义了数据在计算机系统中的流动方式和路径，以及各个组件之间的控制关系。它规定了指令的执行流程、数据的传输路径和数据的处理方式。

4、性能和效率：计算机系统结构的设计也关注系统的性能和效率。它涉及到如何优化硬件和软件之间的交互，以提高计算机系统的运行速度、吞吐量和响应时间。

5、抽象层次：计算机系统结构可以被划分为多个抽象层次，例如指令集架构、微体系结构和逻辑设计等。每个层次都有其独特的功能和相关的设计方案。

总体来说，计算机系统结构定义了计算机系统的组成部分、它们之间的连接方式和交互方式，并考虑了性能、效率和抽象层次等因素。它是计算机系统设计和实现的基础，决定了计算机系统的功能和实现方式。

计算机系统结构的理论和原则的应用

1、计算机系统设计：计算机系统结构为计算机系统的设计提供了指导原则和框架。它帮助系统设计师确定计算机硬件和软件组件的功能、连接方式和交互方式，以满足特定的需求和性能要求。

2、指令集架构设计：指令集架构（ISA）是计算机体系结构的重要组成部分，它定义了计算机处理器与软件交互的规定。计算机系统结构的概念和原则在指令集架构设计中起着关键作用，影响着指令集的设计和处理器的功能。

3、性能优化：计算机系统结构的设计可以对计算机系统的性能进行优化。通过合理的硬件配置、数据传输路径和控制策略，可以提高系统的运行速度、响应时间和吞吐量。性能优化是计算机系统结构设计的重要目标之一。

4、并行计算：计算机系统结构对于实现并行计算和多处理器系统非常重要。它涉及到如何有效地利用多个处理器，进行任务划分、数据传输和同步控制，以提高计算性能和系统的可扩展性。