第二章作業系統邏輯結構總結

2022-05-23 06:51:08 字數 2983 閱讀 9160

1.1邏輯結構,即os的設計和實現思路!

1.2 邏輯結構的種類:

(1)整體式結構:以塊為基本單位構建或以模組為基本單位構建。

特點:

缺點

分層原則:

特點:

(3)微核心結構(客戶/伺服器結構,client/server)

作業系統=微核心+核外伺服器

a) 微核心: 要足夠小,提供os最基本的核心功能和服務

b) 核外伺服器

例如:程序/執行緒伺服器、虛存伺服器、裝置管理伺服器等 以程序形式執行在使用者態

2.1 cpu的態,即cpu的工作狀態,對資源和指令使用許可權的概述;2.2 態的分類:

2.3 態的轉化

a)使用者態向核態轉化

​ 使用者請求os提供服務——>發生中斷——>使用者程序產生錯誤(內部中斷)——>使用者態企圖執行特權指令

b)核態向使用者態轉化

一般是執行中斷返回

2.4 硬體按照「態「來區分cpu的狀態,os按照「程序」來區分cpu的狀態;

2.5 linux上程序分為五態,新建狀態,就緒狀態,阻塞狀態(等待態),執行狀態,終止狀態。

狀態之間的轉換如下圖:

3.1 中斷定義

中斷指cpu對突發的外部事件的反應過程或機制。cpu受到外部訊號(中斷訊號)後,停止當前工作,去處理外部事件,處理完畢後回到原來工作的中斷處(斷點)繼續原來的工作。 

3.2 中斷目的:

3.3 中斷的一些概念:

a)引起系統中斷的事件稱為中斷源;

b)中斷型別:

(1)強迫中斷和自願中斷:

​ 強迫中斷:程式無預期

​ 自願中斷:程式設計好的

(2)內中斷和外中斷:

外中斷:cpu外部世界(如i/o)

不可遮蔽中斷:中斷原因很關鍵cpu必須響應

可遮蔽中斷:中斷原因不重要cpu可以不響應

內中斷:cpu內部世界

c)斷點:(程式中斷的地方)

在組合語言中就是cs:ip

d)現場(程式正確執行所依賴的資訊集合):

相關暫存器

現場的兩個處理過程:

現場保護:進入中斷服務程式之前,把東西放進棧裡

現場恢復:恢復原程式,把棧的東西換原

e)中斷響應過程:

1.識別中斷源

2.保護斷點和現場

3.裝入中斷服務程式的入口位址(cs:ip)

4.進入中斷服務程式

5.恢復現場和斷點

6.中斷返回lret

e)中斷響應的實質:

交換指令執行位址(cs:ip)

交換了cpu的態

現場保護和恢復,還有傳遞的引數

reference:

cpu的態

中斷

​ 邏輯結構,即os的設計和實現思路。有整體結構、層次結構、微核心結構三種。

1)較高的靈活性和可擴充性

2)高了作業系統的可靠性

3)更適合於分布式系統

1)cpu的態,即cpu的工作狀態,對資源和指令使用許可權的概述;

2)為了避免使用者程式錯誤地使用特權指令,保護作業系統不被使用者程式破壞。具體規定為,當cpu處於使用者態時,不允許執行特權指令;當cpu處於系統態時,可執行包括特權指令在內的一切機器指令;

3)核態、使用者態、管態;

1)中斷指cpu對突發的外部事件的反應過程或機制。cpu受到外部訊號(中斷訊號)後,停止當前工作,去處理外部事件,處理完畢後回到原來工作的中斷處(斷點)繼續原來的工作。

2)中斷的響應過程: 

① 識別中斷源

② 保護斷點和現場

③ 裝入中斷服務程式的入口位址(cs:ip)

④ 進入中斷服務程式

⑤ 恢復現場和斷點

⑥ 中斷返回lret

1)開發人員的專業分工,專注理解某一層。 由於某一層僅僅呼叫其相鄰下一層所提供的程式介面,只需要本層的介面和相鄰下一層的介面定義清晰完整,開發人員在開發某一層時就可以像關注集中於這一層所用的功能和技術。

2) 可以很容易用新的實現來替換原有層次的實現。 只要前後提供的服務(介面)相同,即可替換。 系統開發過程中,功能需求不斷變化,我們可以替換現有的層次以滿足新的需求變化。

3)降低了系統間的依賴。 比如業務邏輯層中的業務發生變化, 其他兩層即表現層以及資料訪問層程式也不需要變化。 這大大降低了系統各層之間的依賴。

4)有利於復用。 充分利用現有的功能程式元件,將已經辨識的具有相對獨立功能的層應用於新系統的開發,保證新系統開發的過程中,能夠將重點集中於辨識和實現應用系統特有的業務功能, 最終縮短系統開發周期,提高系統的質量。

1)作用

① 提高了系統的可擴充套件性

② 增強了系統的可靠性

③ 可移植性強

④ 提供了對分布式系統的支援

⑤ 融入了物件導向技術

2)如何使用

① 客戶只能通過以公有的方式定義的介面使用伺服器,這意味著客戶(客戶程式設計師)唯一的責任是了解介面。

② 伺服器(伺服器程式設計人員)的責任是確保伺服器根據該介面可靠並準確的執行。

③ 伺服器設計任務只修改設計的實現細節,而不能修改介面。

這樣程式設計師就能夠獨立的對客戶和伺服器進行改進,對伺服器的修改不會對客戶的行為造成意外的影響。

第二章 作業系統

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