作業系統的執行環境

2021-07-25 15:01:22 字數 1485 閱讀 2377

cpu執行兩種不同性質的程式:一種是作業系統的核心,另一種是使用者自編程式或者系統外層的應用程式。故劃分為使用者態核心態(管態)。

特權指令時指計算機中不允許使用者直接使用的指令,如i/o指令,置中斷,訪問用於記憶體保護的暫存器,送程式狀態字暫存器的指令。

作業系統的各項功能分別置於不同的層次上,和硬體相關的有時鐘管理,中斷管理,裝置驅動,還有執行頻率較高的程式,諸如程序管理,儲存器管理和裝置管理都工作在核心態。

系統核心

*時鐘管理:計時;通過計時來實現程序的切換

*中斷機制:引入中斷的初衷是為了提高多道程式執行環境中的cpu的利用率,且只有一部分屬於核心,負責保護和恢復中斷現場的資訊,轉移控制權到相關的處理程式。

*原語:屬於作業系統底層,最接近硬體;這些程式執行具有原子性;執行時間短但是執行頻繁。具有這些特徵的程式稱為原語,定義原語的方法是關閉中斷,讓它的動作不可分割的進行。

*系統控制的資料結構和處理:為了實現有效的管理,故有程序管理,儲存器管理,裝置管理

核心態指令實際上包括系統呼叫指令和一些針對時鐘,中斷和原語的操作指令

中斷也是外中斷,指來自cpu執行指令以外的事件的發生,如裝置的i/o結束中斷,時鐘中斷,這一類中斷通常是與當前程式執行無關的事件。可以外設請求或者人的干涉

異常也成內中斷,例外或陷入,指來自cpu執行指令的事件,如程式的非法操作碼,位址越界,算數溢位,虛存系統的缺頁或者專門的陷入指令引起的事件,這種異常不可以遮蔽,出現要立即出來。自願中斷是指令中斷;強迫中斷,硬體故障和軟體故障

系統呼叫執行與核心態,系統呼叫就是使用者在程式中呼叫作業系統中所提供的一些子功能。

如果程式執行由使用者態轉到核心態,會用到訪管命令,訪管命令是使用者態使用的,故不是特權命令。

系統通常硬體中斷機制進入核心態。程式出現異常,通過異常處理來進入核心態。

考點解析

批處理系統主要缺點是缺少互動性。

輸入/輸出指令需要中斷操作,而中斷需要在核心態進行。

系統呼叫需要trap指令(內中斷,異常,陷入)

中斷系統和位址對映都需要硬體支援,因為中斷指令和位址對映中的重定位都是離不開硬體支援。而時鐘管理都是有硬體直接完成的。

廣義指令也就是系統呼叫指令,必然在核心態工作。而廣義指令的呼叫可能發生在使用者態,呼叫廣義命令的那條指令不一定是特權指令,但廣義指令存在與核心態中。

trap指令,跳轉指令,壓棧指令均可在使用者態執行,關中斷指令為特權指令,必須在核心態執行。

作業系統執行環境

程式的執行 完成與體系結構相關的工作 重點 作業系統必須了解和適配硬體 完成應用程式所需的共性任務,提供各種基礎服務 效能,安全,健壯性等問題 作業系統中的中斷 異常機制很重要,可以比作汽車的發動機,飛機的引擎.也可以說作業系統由中斷驅動或者事件驅動 i o 中斷 鍵盤上control c,印表機結...

作業系統筆記0 2 作業系統的執行環境

作業系統在硬體之上,其他軟體之下,直接與硬體打交道。作業系統的執行環境這部分內容,涉及 計算機體系結構 和 微機原理 等課程知識 中斷 中斷 系統呼叫 cpu狀態 1.指令系統分類 在多道程式系統中,為保證安全,把指令系統分為兩類 特權指令 非特權指令 特權指令 非特權指令 只允許作業系統 一般使用...

作業系統課堂筆記二 作業系統執行環境

作業系統執行機制 中斷異常機制工作原理 系統呼叫機制 系統呼叫實戰 參考舉例 陷入指令 訪管指令 是一條特殊的指令,通過這條指令,可以使使用者程式向作業系統提出各種各樣的請求,例如 int,trap,syscall,sysenter sy it 核心態 使用者態 概念 cpu對系統發生某個事件的一種...