操作系統(tǒng)所涉及的硬件環(huán)境:
1 特權(quán)指令與處理機狀態(tài)。
特權(quán)指令和非特權(quán)指令。
特權(quán)指令是只允許操作系統(tǒng)使用,而不允許一般用戶使用的指令。
非特權(quán)指令之處的指令稱為非特權(quán)指令,非特權(quán)指令的執(zhí)行不影響其他用戶以及系統(tǒng)。
2 CPU狀態(tài)。
CPU交替執(zhí)行操作系統(tǒng)程序和用戶程序。
CPU的狀態(tài)屬于程序狀態(tài)字PSW的一位。大多數(shù)計算機系統(tǒng)將CPU執(zhí)行狀態(tài)分為管態(tài)和目態(tài)。
管態(tài)又叫特權(quán)態(tài),系統(tǒng)態(tài)或核心態(tài)。CPU在管態(tài)下可以執(zhí)行指令系統(tǒng)的全集。通常,操作系統(tǒng)在管態(tài)下運行。
目態(tài)又叫常態(tài)或用戶態(tài)。機器處于目態(tài)時,程序只能執(zhí)行非特權(quán)指令。用戶程序只能在目態(tài)下運行,如果用戶程序在目態(tài)下執(zhí)行特權(quán)指令,硬件將發(fā)生中斷,由操作系統(tǒng)獲得控制,特權(quán)指令執(zhí)行被禁止,這樣可以防止用戶程序有意或無意的破壞系統(tǒng)。
從目態(tài)轉(zhuǎn)換為管態(tài)的途徑是中斷。
從管態(tài)到目態(tài)可以通過修改程序狀態(tài)字來實現(xiàn),這將伴隨這由操作系統(tǒng)程序到用戶程序的轉(zhuǎn)換。
3 中斷機制。
中斷機制是現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)施之一,它在系統(tǒng)中起著通信網(wǎng)絡(luò)作用,以協(xié)調(diào)系統(tǒng)對各種外部事件的響應(yīng)和處理。
中斷是實現(xiàn)多道程序設(shè)計的必要條件。
中斷是CPU對系統(tǒng)發(fā)生的某個事件作出的一種反應(yīng)。
引起中斷的事件稱為中斷源。中斷源向CPU提出處理的請求稱為中斷請求。發(fā)生中斷時被打斷程序的暫停點成為斷點。CPU暫?,F(xiàn)行程序而轉(zhuǎn)為響應(yīng)中斷請求的過程稱為中斷響應(yīng)。處理中斷源的程序稱為中斷處理程序。CPU執(zhí)行有關(guān)的中斷處理程序稱為中斷處理。而返回斷點的過程稱為中斷返回。
中斷的實現(xiàn)實行軟件和硬件綜合完成,硬件部分叫做硬件裝置,軟件部分成為軟件處理程序。
中斷裝置和中斷處理程序統(tǒng)稱為中斷系統(tǒng)。
一般將中斷源分為兩大類:強迫性中斷和自愿性中斷。
強迫性中斷是正在運行的程序所不期望的,它們是或發(fā)生,何時發(fā)生事先無法預(yù)料,因而運行程序可以在任意位置處被打斷。
1 輸入輸出中斷::這是來自通道或外部設(shè)備的中斷。
2 硬件故障中斷
3 時鐘中斷
4 控制臺中斷
5 程序性中斷
自愿性中斷是正在運行的程序有意識安排的,通常是由于程序員在編制程序時,因要求操作系統(tǒng)提供服務(wù)而有意使用訪管指令或系統(tǒng)調(diào)用,從而導(dǎo)致中斷的,所以又稱其為訪管中斷。
系統(tǒng)為每類中斷設(shè)置一個中斷處理程序。每個中斷處理程序都有一個入口地址PC及其運行環(huán)境PSW,它們被稱為中斷向量,保存在內(nèi)存中固定的單元。
中斷響應(yīng)是解決中斷的發(fā)現(xiàn)和接受問題,是由中斷裝置完成的。中斷響應(yīng)是硬件對中斷請求作出響應(yīng)的過程,包括識別中斷源,保留現(xiàn)場,引出中斷處理程序等過程。
CPU每執(zhí)行完一條指令,便去掃描中斷寄存器,查詢有無中斷請求。若有中斷請求,則通過交換中斷向量進入中斷處理程序,這就是中斷響應(yīng)。
系統(tǒng)根據(jù)引起中斷事件的重要性和緊迫程度,由硬件將中斷源分為若干個級別,稱為中斷優(yōu)先級。
1 特權(quán)指令與處理機狀態(tài)。
特權(quán)指令和非特權(quán)指令。
特權(quán)指令是只允許操作系統(tǒng)使用,而不允許一般用戶使用的指令。
非特權(quán)指令之處的指令稱為非特權(quán)指令,非特權(quán)指令的執(zhí)行不影響其他用戶以及系統(tǒng)。
2 CPU狀態(tài)。
CPU交替執(zhí)行操作系統(tǒng)程序和用戶程序。
CPU的狀態(tài)屬于程序狀態(tài)字PSW的一位。大多數(shù)計算機系統(tǒng)將CPU執(zhí)行狀態(tài)分為管態(tài)和目態(tài)。
管態(tài)又叫特權(quán)態(tài),系統(tǒng)態(tài)或核心態(tài)。CPU在管態(tài)下可以執(zhí)行指令系統(tǒng)的全集。通常,操作系統(tǒng)在管態(tài)下運行。
目態(tài)又叫常態(tài)或用戶態(tài)。機器處于目態(tài)時,程序只能執(zhí)行非特權(quán)指令。用戶程序只能在目態(tài)下運行,如果用戶程序在目態(tài)下執(zhí)行特權(quán)指令,硬件將發(fā)生中斷,由操作系統(tǒng)獲得控制,特權(quán)指令執(zhí)行被禁止,這樣可以防止用戶程序有意或無意的破壞系統(tǒng)。
從目態(tài)轉(zhuǎn)換為管態(tài)的途徑是中斷。
從管態(tài)到目態(tài)可以通過修改程序狀態(tài)字來實現(xiàn),這將伴隨這由操作系統(tǒng)程序到用戶程序的轉(zhuǎn)換。
3 中斷機制。
中斷機制是現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)施之一,它在系統(tǒng)中起著通信網(wǎng)絡(luò)作用,以協(xié)調(diào)系統(tǒng)對各種外部事件的響應(yīng)和處理。
中斷是實現(xiàn)多道程序設(shè)計的必要條件。
中斷是CPU對系統(tǒng)發(fā)生的某個事件作出的一種反應(yīng)。
引起中斷的事件稱為中斷源。中斷源向CPU提出處理的請求稱為中斷請求。發(fā)生中斷時被打斷程序的暫停點成為斷點。CPU暫?,F(xiàn)行程序而轉(zhuǎn)為響應(yīng)中斷請求的過程稱為中斷響應(yīng)。處理中斷源的程序稱為中斷處理程序。CPU執(zhí)行有關(guān)的中斷處理程序稱為中斷處理。而返回斷點的過程稱為中斷返回。
中斷的實現(xiàn)實行軟件和硬件綜合完成,硬件部分叫做硬件裝置,軟件部分成為軟件處理程序。
中斷裝置和中斷處理程序統(tǒng)稱為中斷系統(tǒng)。
一般將中斷源分為兩大類:強迫性中斷和自愿性中斷。
強迫性中斷是正在運行的程序所不期望的,它們是或發(fā)生,何時發(fā)生事先無法預(yù)料,因而運行程序可以在任意位置處被打斷。
1 輸入輸出中斷::這是來自通道或外部設(shè)備的中斷。
2 硬件故障中斷
3 時鐘中斷
4 控制臺中斷
5 程序性中斷
自愿性中斷是正在運行的程序有意識安排的,通常是由于程序員在編制程序時,因要求操作系統(tǒng)提供服務(wù)而有意使用訪管指令或系統(tǒng)調(diào)用,從而導(dǎo)致中斷的,所以又稱其為訪管中斷。
系統(tǒng)為每類中斷設(shè)置一個中斷處理程序。每個中斷處理程序都有一個入口地址PC及其運行環(huán)境PSW,它們被稱為中斷向量,保存在內(nèi)存中固定的單元。
中斷響應(yīng)是解決中斷的發(fā)現(xiàn)和接受問題,是由中斷裝置完成的。中斷響應(yīng)是硬件對中斷請求作出響應(yīng)的過程,包括識別中斷源,保留現(xiàn)場,引出中斷處理程序等過程。
CPU每執(zhí)行完一條指令,便去掃描中斷寄存器,查詢有無中斷請求。若有中斷請求,則通過交換中斷向量進入中斷處理程序,這就是中斷響應(yīng)。
系統(tǒng)根據(jù)引起中斷事件的重要性和緊迫程度,由硬件將中斷源分為若干個級別,稱為中斷優(yōu)先級。