第三講 操作系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制

1、共共28頁頁 第第8頁頁College of Technology and Engineering http:/ 第一部分（內(nèi)容三）第一部分（內(nèi)容三） 2.1 中斷和陷入中斷和陷入 引例：引例： 假設(shè)在某小飯館中，僅有一位大師傅，現(xiàn)有三假設(shè)在某小飯館中，僅有一位大師傅，現(xiàn)有三 批客人幾乎同時(shí)到達(dá)，第一批客人點(diǎn)批客人幾乎同時(shí)到達(dá)，第一批客人點(diǎn)6個(gè)菜，第二個(gè)菜，第二 批點(diǎn)批點(diǎn)8個(gè)菜，第三批點(diǎn)個(gè)菜，第三批點(diǎn)4個(gè)菜，請(qǐng)思考如何炒這多個(gè)個(gè)菜，請(qǐng)思考如何炒這多個(gè) 菜，才能使客人的滿意度最高？菜，才能使客人的滿意度最高？ 分析：分析：對(duì)于大師傅來說，設(shè)第一、二、三批對(duì)于大師傅來說，設(shè)第一、二、三批 客人的點(diǎn)

2、菜單對(duì)應(yīng)任務(wù)客人的點(diǎn)菜單對(duì)應(yīng)任務(wù)A、B、C,對(duì)于對(duì)于A任務(wù)任務(wù) 又可細(xì)分為小任務(wù)又可細(xì)分為小任務(wù)A1、A2、A6，同理，同理B 分為分為B1、B2、B8，C分為分為C1、C4。 2.1 中斷和陷入中斷和陷入 類比：類比： 一個(gè)大師傅一個(gè)大師傅 一個(gè)一個(gè)“CPUCPU” 如何完成多個(gè)點(diǎn)菜如何完成多個(gè)點(diǎn)菜 單單A、B、C？ 如何運(yùn)行多個(gè)程序如何運(yùn)行多個(gè)程序 A、B、C？ 中斷是實(shí)現(xiàn)多道程中斷是實(shí)現(xiàn)多道程 序并發(fā)運(yùn)行的基礎(chǔ)序并發(fā)運(yùn)行的基礎(chǔ) 2.1 中斷和陷入中斷和陷入 概念概念 中斷中斷/ /陷入陷入:指系統(tǒng)發(fā)生某個(gè)異步指系統(tǒng)發(fā)生某個(gè)異步/ /同步事件后同步事件后, , 處理機(jī)暫停正在執(zhí)行的程序處理

3、機(jī)暫停正在執(zhí)行的程序, ,轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理該事件轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理該事件 的程序的程序, ,執(zhí)行完后再返回的過程。執(zhí)行完后再返回的過程。 引入目的引入目的 l 中斷的引入中斷的引入:為了開發(fā)為了開發(fā)CPU和通道和通道(或設(shè)備或設(shè)備)之間的之間的 并行操作。并行操作。當(dāng)當(dāng)CPU啟動(dòng)通道啟動(dòng)通道(或設(shè)備或設(shè)備)進(jìn)行進(jìn)行I/O后，通道后，通道 (或設(shè)備或設(shè)備)可以獨(dú)立工作了，可以獨(dú)立工作了，CPU也可以轉(zhuǎn)去做與此次也可以轉(zhuǎn)去做與此次 I/O不相關(guān)的事情，那么通道不相關(guān)的事情，那么通道(或設(shè)備或設(shè)備) I/O完成后，還完成后，還 必須告訴必須告訴CPU，讓，讓CPU繼續(xù)繼續(xù)I/O以后的事情，以后的事情，通道通道

4、(或或 設(shè)備設(shè)備)通過向通過向CPU發(fā)中斷告訴發(fā)中斷告訴CPU此次輸入輸出結(jié)束。此次輸入輸出結(jié)束。 2.1 中斷和陷入中斷和陷入 College of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 l 陷入引入：陷入引入：用于表示用于表示CPU執(zhí)行指令時(shí)本身出現(xiàn)算執(zhí)行指令時(shí)本身出現(xiàn)算 術(shù)溢出，零做除數(shù)，取數(shù)時(shí)的奇偶錯(cuò)，訪存指令越術(shù)溢出，零做除數(shù)，取數(shù)時(shí)的奇偶錯(cuò)，訪存指令越 界，或就是執(zhí)行了一條所謂界，或就是執(zhí)行了一條所謂“陷入指令陷入指令”（用于實(shí)（用于實(shí) 現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用）等情況，這時(shí)中斷當(dāng)前的執(zhí)行流程，現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用）等情況，這時(shí)中斷當(dāng)前的執(zhí)行流程，

5、 轉(zhuǎn)到相應(yīng)的錯(cuò)誤處理程序或陷入處理程序。轉(zhuǎn)到相應(yīng)的錯(cuò)誤處理程序或陷入處理程序。 注：注：最早最早中斷中斷和和陷入陷入并沒有區(qū)分，都把它們叫并沒有區(qū)分，都把它們叫 做做“中斷中斷”。隨著它們的發(fā)生原因和處理方式的差。隨著它們的發(fā)生原因和處理方式的差 別愈發(fā)明顯，才有了以后的別愈發(fā)明顯，才有了以后的中斷中斷和和陷入陷入。 2.1 中斷和陷入中斷和陷入 College of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 中斷中斷/陷入分類陷入分類 中斷中斷( (外中斷外中斷) ) 陷入陷入( (內(nèi)中斷、內(nèi)中斷、 例外、異常例外、異常 I/O中斷中斷

6、時(shí)鐘中斷時(shí)鐘中斷 機(jī)器故障機(jī)器故障 系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 程序性異常程序性異常 缺頁異常缺頁異常 中斷中斷: : 與正執(zhí)行指令與正執(zhí)行指令無關(guān)，可以無關(guān)，可以屏蔽屏蔽 陷入陷入: : 與正執(zhí)行指令與正執(zhí)行指令有關(guān)，不可有關(guān)，不可屏蔽屏蔽 廣義中斷廣義中斷 中斷中斷(狹義狹義)與陷入的區(qū)別與陷入的區(qū)別: 2.1 中斷和陷入中斷和陷入 College of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 中斷的分級(jí)中斷的分級(jí) l中斷信號(hào)的存儲(chǔ)中斷信號(hào)的存儲(chǔ) “中斷寄存器中斷寄存器” Z中斷寄存器中斷寄存器:寄存中斷事件的全部觸發(fā)器。寄存中斷事件的全部觸發(fā)

7、器。 Z中斷位中斷位:每個(gè)觸發(fā)器稱為一個(gè)中斷位，當(dāng)發(fā)生每個(gè)觸發(fā)器稱為一個(gè)中斷位，當(dāng)發(fā)生 某個(gè)中斷事件時(shí)相應(yīng)位被置某個(gè)中斷事件時(shí)相應(yīng)位被置1 1，否則為，否則為0 0。 Z中斷序號(hào)中斷序號(hào):給中斷的一個(gè)順序編號(hào)給中斷的一個(gè)順序編號(hào). . 101 012 中斷寄存器示意圖中斷寄存器示意圖 2.1 中斷和陷入中斷和陷入 College of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 中斷的分級(jí)中斷的分級(jí) l中斷優(yōu)先級(jí)（響應(yīng)級(jí)別）中斷優(yōu)先級(jí)（響應(yīng)級(jí)別） 思考：思考：由于中斷信號(hào)是由不同外部設(shè)備產(chǎn)生由于中斷信號(hào)是由不同外部設(shè)備產(chǎn)生 的，可能在同一時(shí)刻

8、由不同外設(shè)向的，可能在同一時(shí)刻由不同外設(shè)向CPUCPU發(fā)出多發(fā)出多 個(gè)中斷信號(hào)，這樣就存在誰先被響應(yīng)、處理的個(gè)中斷信號(hào)，這樣就存在誰先被響應(yīng)、處理的 優(yōu)先次序問題，該如何解決？優(yōu)先次序問題，該如何解決？ 中斷優(yōu)中斷優(yōu) 先級(jí)先級(jí) 2.1 中斷和陷入中斷和陷入 College of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 高級(jí)中斷處理高級(jí)中斷處理 中級(jí)中斷處理中級(jí)中斷處理 低級(jí)中斷處理低級(jí)中斷處理 Z中斷優(yōu)先級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)：中斷的優(yōu)先程度。原則上，中斷的優(yōu)先程度。原則上，高、低優(yōu)高、低優(yōu) 先級(jí)中斷同時(shí)到先響應(yīng)高級(jí)中斷。高級(jí)中斷可以打先級(jí)中斷同時(shí)

9、到先響應(yīng)高級(jí)中斷。高級(jí)中斷可以打 斷低級(jí)中斷處理程序的運(yùn)行，同級(jí)中斷同時(shí)到時(shí)，斷低級(jí)中斷處理程序的運(yùn)行，同級(jí)中斷同時(shí)到時(shí)， 則按位序響應(yīng)。則按位序響應(yīng)。 低級(jí)中斷處理低級(jí)中斷處理 中級(jí)中斷處理中級(jí)中斷處理 高級(jí)中斷處理高級(jí)中斷處理 多級(jí)中斷同時(shí)產(chǎn)生的多級(jí)中斷同時(shí)產(chǎn)生的CPUCPU軌跡軌跡 高級(jí)中斷打斷低級(jí)中斷的高級(jí)中斷打斷低級(jí)中斷的CPUCPU軌跡軌跡 2.1 中斷和陷入中斷和陷入 College of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 Z中斷優(yōu)先級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則：一般來說，高速設(shè)備的中一般來說，高速設(shè)備的中 斷優(yōu)先級(jí)高

10、，慢速設(shè)備的中斷優(yōu)先級(jí)低。因?yàn)楦咚贁鄡?yōu)先級(jí)高，慢速設(shè)備的中斷優(yōu)先級(jí)低。因?yàn)楦咚?設(shè)備的中斷被處理機(jī)優(yōu)先響應(yīng)可以讓處理機(jī)盡快地設(shè)備的中斷被處理機(jī)優(yōu)先響應(yīng)可以讓處理機(jī)盡快地 向他發(fā)出下一個(gè)向他發(fā)出下一個(gè)I/O請(qǐng)求，提高高速設(shè)備的利用率。請(qǐng)求，提高高速設(shè)備的利用率。 如如PDP-11機(jī)上的機(jī)上的UNIX系統(tǒng)把中斷級(jí)別分為：系統(tǒng)把中斷級(jí)別分為： 時(shí)鐘中斷：中斷優(yōu)先級(jí)時(shí)鐘中斷：中斷優(yōu)先級(jí)6級(jí)級(jí) 磁盤中斷：中斷優(yōu)先級(jí)磁盤中斷：中斷優(yōu)先級(jí)5級(jí)級(jí) 終端等其它外設(shè)中斷：中斷優(yōu)先級(jí)終端等其它外設(shè)中斷：中斷優(yōu)先級(jí)4級(jí)級(jí) 這里優(yōu)先數(shù)越大，優(yōu)先級(jí)別越高，但不一定，這里優(yōu)先數(shù)越大，優(yōu)先級(jí)別越高，但不一定， 由不同系統(tǒng)的設(shè)

11、計(jì)而定由不同系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而定 2.1 中斷和陷入中斷和陷入 College of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 中斷屏蔽中斷屏蔽 l概念：概念：中斷屏蔽指禁止處理機(jī)響應(yīng)中斷或禁止中中斷屏蔽指禁止處理機(jī)響應(yīng)中斷或禁止中 斷出現(xiàn)，一般指前者。斷出現(xiàn)，一般指前者。 l方法方法： Z硬件實(shí)現(xiàn)硬件實(shí)現(xiàn) (軟件置處理機(jī)優(yōu)先級(jí)軟件置處理機(jī)優(yōu)先級(jí), ,硬件按系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件按系統(tǒng)設(shè)計(jì) 時(shí)的約定屏蔽那些低優(yōu)先級(jí)中斷時(shí)的約定屏蔽那些低優(yōu)先級(jí)中斷) 處理機(jī)優(yōu)先級(jí)處理機(jī)優(yōu)先級(jí): :指出處理機(jī)正運(yùn)行程序的中斷響應(yīng)級(jí)別。指出處理機(jī)正運(yùn)行程序的中斷響應(yīng)級(jí)別。 即當(dāng)

12、處理機(jī)處于某一優(yōu)先級(jí)時(shí)，只允許處理機(jī)去響應(yīng)比該優(yōu)先即當(dāng)處理機(jī)處于某一優(yōu)先級(jí)時(shí)，只允許處理機(jī)去響應(yīng)比該優(yōu)先 級(jí)高的中斷級(jí)高的中斷, ,而屏蔽低于或等于其的中斷?？梢酝ㄟ^置處理機(jī)而屏蔽低于或等于其的中斷?？梢酝ㄟ^置處理機(jī) 優(yōu)先級(jí)來通知硬件優(yōu)先級(jí)來通知硬件( (設(shè)置屏蔽寄存器設(shè)置屏蔽寄存器) )屏蔽屏蔽優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)小于等于小于等于處理處理 機(jī)優(yōu)先級(jí)的中斷機(jī)優(yōu)先級(jí)的中斷. .例：以例：以PDP-11機(jī)為例，當(dāng)處理機(jī)優(yōu)先級(jí)為機(jī)為例，當(dāng)處理機(jī)優(yōu)先級(jí)為5 時(shí)，系統(tǒng)將屏蔽磁盤、終端及其他外設(shè)中斷，響應(yīng)時(shí)鐘中斷。時(shí)，系統(tǒng)將屏蔽磁盤、終端及其他外設(shè)中斷，響應(yīng)時(shí)鐘中斷。 2.1 中斷和陷入中斷和陷入 College

13、 of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 l方法方法： Z軟件實(shí)現(xiàn)軟件實(shí)現(xiàn)(由軟件按操作系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)約定置屏蔽由軟件按操作系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)約定置屏蔽 寄存器寄存器) 中斷寄存器中斷寄存器屏蔽寄存器屏蔽寄存器 1 1 1 0 響應(yīng)中斷響應(yīng)中斷 中斷屏蔽圖示中斷屏蔽圖示 高優(yōu)先級(jí)中斷源高優(yōu)先級(jí)中斷源 低優(yōu)先級(jí)中斷源低優(yōu)先級(jí)中斷源 2.2 中斷中斷/陷入響應(yīng)和處理陷入響應(yīng)和處理 College of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 中斷中斷/陷入響應(yīng)陷入響應(yīng) l中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)：中斷

14、信號(hào)是外部設(shè)備發(fā)給中斷信號(hào)是外部設(shè)備發(fā)給CPU的，故的，故 在在CPUCPU的控制部件中需增設(shè)一個(gè)能檢測(cè)中斷的機(jī)構(gòu)。的控制部件中需增設(shè)一個(gè)能檢測(cè)中斷的機(jī)構(gòu)。 該機(jī)構(gòu)能夠在該機(jī)構(gòu)能夠在每條機(jī)器指令執(zhí)行周期內(nèi)的最后時(shí)刻每條機(jī)器指令執(zhí)行周期內(nèi)的最后時(shí)刻 掃描中斷寄存器，掃描中斷寄存器，“詢問詢問”是否有中斷信號(hào)。若無是否有中斷信號(hào)。若無 中斷信號(hào)，中斷信號(hào)，CPU繼續(xù)執(zhí)行程序的后續(xù)指令，否則繼續(xù)執(zhí)行程序的后續(xù)指令，否則 CPU停止執(zhí)行當(dāng)前程序的后續(xù)指令，無條件地轉(zhuǎn)入停止執(zhí)行當(dāng)前程序的后續(xù)指令，無條件地轉(zhuǎn)入 操作系統(tǒng)內(nèi)的中斷處理程序。這一過程稱為中斷響操作系統(tǒng)內(nèi)的中斷處理程序。這一過程稱為中斷響 應(yīng)。

15、應(yīng)。 2.2 中斷中斷/陷入響應(yīng)和處理陷入響應(yīng)和處理 College of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 中斷中斷/陷入響應(yīng)陷入響應(yīng) l陷入響應(yīng)陷入響應(yīng)： 陷入是在執(zhí)行指令的時(shí)候，由指令本身的原因發(fā)陷入是在執(zhí)行指令的時(shí)候，由指令本身的原因發(fā) 生的，因此當(dāng)指令的實(shí)現(xiàn)邏輯發(fā)現(xiàn)發(fā)生了異常則轉(zhuǎn)生的，因此當(dāng)指令的實(shí)現(xiàn)邏輯發(fā)現(xiàn)發(fā)生了異常則轉(zhuǎn) 入操作系統(tǒng)內(nèi)的異常處理程序。入操作系統(tǒng)內(nèi)的異常處理程序。 2.2 中斷中斷/陷入響應(yīng)和處理陷入響應(yīng)和處理 College of Technology and Engineering http:/ 共共2

16、8頁頁 第第15頁頁 ( (一一) )斷點(diǎn)和恢復(fù)點(diǎn)斷點(diǎn)和恢復(fù)點(diǎn) PC： 程序計(jì)數(shù)器，指向當(dāng)前指令的下一條指令。程序計(jì)數(shù)器，指向當(dāng)前指令的下一條指令。 斷點(diǎn)：斷點(diǎn)：檢測(cè)到中斷時(shí)檢測(cè)到中斷時(shí), ,處理機(jī)剛執(zhí)行完的那條指令處理機(jī)剛執(zhí)行完的那條指令 地址。地址。 恢復(fù)點(diǎn)：恢復(fù)點(diǎn)：斷點(diǎn)的邏輯后續(xù)指令地址，即斷點(diǎn)的邏輯后續(xù)指令地址，即PCPC的值。的值。 現(xiàn)場(chǎng)信息：現(xiàn)場(chǎng)信息：指中斷那一刻確保被中斷程序能繼續(xù)指中斷那一刻確保被中斷程序能繼續(xù) 運(yùn)行的有關(guān)信息。如運(yùn)行的有關(guān)信息。如PC,PC,通用寄存器通用寄存器, ,特殊寄存器特殊寄存器 的內(nèi)容等。的內(nèi)容等。 l幾個(gè)基本概念幾個(gè)基本概念 2.2 中斷中斷/陷入

17、響應(yīng)和處理陷入響應(yīng)和處理 College of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 斷點(diǎn)和恢復(fù)點(diǎn)圖示斷點(diǎn)和恢復(fù)點(diǎn)圖示 斷點(diǎn)斷點(diǎn) 恢復(fù)點(diǎn)恢復(fù)點(diǎn) 注：注： 陷入發(fā)生后，恢復(fù)點(diǎn)會(huì)因?yàn)椴煌南萑朐蚨兴萑氚l(fā)生后，恢復(fù)點(diǎn)會(huì)因?yàn)椴煌南萑朐蚨兴?區(qū)別（不一定是斷點(diǎn)的下一條指令）。如：區(qū)別（不一定是斷點(diǎn)的下一條指令）。如： 程序性異常（除程序性異常（除0 0錯(cuò)、溢出）錯(cuò)、溢出）結(jié)束程序結(jié)束程序 系統(tǒng)調(diào)用（訪管指令）系統(tǒng)調(diào)用（訪管指令）返回訪管指令的下一條執(zhí)行返回訪管指令的下一條執(zhí)行 訪存指令訪存指令( (缺頁缺頁)返回該返回該“訪存指令訪存

18、指令” 2.2 中斷中斷/陷入響應(yīng)和處理陷入響應(yīng)和處理 College of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 ( (二二) )核心態(tài)與用戶態(tài)核心態(tài)與用戶態(tài) u核心態(tài)核心態(tài)( (系統(tǒng)態(tài)系統(tǒng)態(tài), ,監(jiān)督方式監(jiān)督方式, ,管態(tài)管態(tài)) )：操作系統(tǒng)程序的操作系統(tǒng)程序的 運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)CPU處于內(nèi)核態(tài)時(shí)，它可以執(zhí)行處于內(nèi)核態(tài)時(shí)，它可以執(zhí)行計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 中所有指令。中所有指令。 u用戶態(tài)用戶態(tài)( (用戶方式用戶方式, ,目態(tài)目態(tài)) )：用戶用戶程序的運(yùn)行狀態(tài)。程序的運(yùn)行狀態(tài)。 當(dāng)當(dāng)CPUCPU處于用戶態(tài)時(shí)，它處于用戶態(tài)時(shí)，它只能執(zhí)行

19、非特權(quán)指令只能執(zhí)行非特權(quán)指令，包括，包括 訪管指令，但不能執(zhí)行特權(quán)指令。訪管指令，但不能執(zhí)行特權(quán)指令。 注：注：用戶態(tài)程序不能直接調(diào)用內(nèi)核態(tài)程序，而是通過用戶態(tài)程序不能直接調(diào)用內(nèi)核態(tài)程序，而是通過 執(zhí)行訪管指令即系統(tǒng)調(diào)用，引起一次中斷，系統(tǒng)控制執(zhí)行訪管指令即系統(tǒng)調(diào)用，引起一次中斷，系統(tǒng)控制 由中斷系統(tǒng)轉(zhuǎn)入執(zhí)行由中斷系統(tǒng)轉(zhuǎn)入執(zhí)行OSOS內(nèi)核態(tài)程序，這一過程是由硬內(nèi)核態(tài)程序，這一過程是由硬 件完成的。區(qū)分的目的：保護(hù)件完成的。區(qū)分的目的：保護(hù)OSOS程序，提高程序，提高OSOS的可靠的可靠 性和安全性。性和安全性。 2.2 中斷中斷/陷入響應(yīng)和處理陷入響應(yīng)和處理 College of Techno

20、logy and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 （三）中斷向量（三）中斷向量 u中斷向量中斷向量: :一片存放中斷處理程序入口地址和程一片存放中斷處理程序入口地址和程 序運(yùn)行所需處理機(jī)狀態(tài)字的內(nèi)存單元。序運(yùn)行所需處理機(jī)狀態(tài)字的內(nèi)存單元。 PS(PSW) PS(PSW)：處理機(jī)狀態(tài)字。處理機(jī)狀態(tài)字。PSPS寄存器描述了寄存器描述了CPCP U U的執(zhí)行狀態(tài)，主要包括：的執(zhí)行狀態(tài)，主要包括： 處理機(jī)當(dāng)前運(yùn)行態(tài)標(biāo)志位。內(nèi)設(shè)一個(gè)標(biāo)志觸發(fā)器，處理機(jī)當(dāng)前運(yùn)行態(tài)標(biāo)志位。內(nèi)設(shè)一個(gè)標(biāo)志觸發(fā)器， 根據(jù)當(dāng)前值為根據(jù)當(dāng)前值為0 0或或1 1分別表示處理機(jī)在核心態(tài)或用戶分別表示處理機(jī)

21、在核心態(tài)或用戶 態(tài)。態(tài)。 處理機(jī)優(yōu)先級(jí)標(biāo)志位處理機(jī)優(yōu)先級(jí)標(biāo)志位 是否屏蔽外中斷標(biāo)志位是否屏蔽外中斷標(biāo)志位 2.2 中斷中斷/陷入響應(yīng)和處理陷入響應(yīng)和處理 College of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁 中斷中斷/ /陷入處理的一般過程：陷入處理的一般過程： 一旦一旦CPUCPU響應(yīng)中斷響應(yīng)中斷/ /陷入，系統(tǒng)就開始進(jìn)行中斷陷入，系統(tǒng)就開始進(jìn)行中斷/ /陷入陷入 處理，過程如下：處理，過程如下： 保存現(xiàn)場(chǎng)。保存現(xiàn)場(chǎng)。為了在中斷處理結(jié)束后能使被中斷程序正為了在中斷處理結(jié)束后能使被中斷程序正 確地返回到確地返回到中斷點(diǎn)中斷點(diǎn)，系統(tǒng)

22、必須保存當(dāng)前處理機(jī)的，系統(tǒng)必須保存當(dāng)前處理機(jī)的PSW和和 PC等的值。等的值。 分析原因分析原因, ,轉(zhuǎn)中斷轉(zhuǎn)中斷/ /陷入處理程序（陷入處理程序（根據(jù)根據(jù)中斷向量中斷向量）。）。 在多個(gè)中斷請(qǐng)求同時(shí)發(fā)生時(shí)，先處理優(yōu)先級(jí)最高的中斷在多個(gè)中斷請(qǐng)求同時(shí)發(fā)生時(shí)，先處理優(yōu)先級(jí)最高的中斷 源發(fā)出的中斷請(qǐng)求。源發(fā)出的中斷請(qǐng)求。 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)?；謴?fù)現(xiàn)場(chǎng)。恢復(fù)被中斷程序的現(xiàn)場(chǎng)，恢復(fù)被中斷程序的現(xiàn)場(chǎng)，CPUCPU繼續(xù)執(zhí)行原來繼續(xù)執(zhí)行原來 被中斷的程序。被中斷的程序。 2.3 OS與人的接口與人的接口 College of Technology and Engineering http:/ 共共28頁頁 第第15頁頁

23、 OS提供的用戶接口：提供的用戶接口： 系統(tǒng)調(diào)用、命令接口、圖形接口（系統(tǒng)調(diào)用、命令接口、圖形接口（GUI） 系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 l 定義：定義：也稱為程序接口，用戶程序可以利用系統(tǒng)也稱為程序接口，用戶程序可以利用系統(tǒng) 提供的一組系統(tǒng)調(diào)用命令，來調(diào)用提供的一組系統(tǒng)調(diào)用命令，來調(diào)用OS內(nèi)核中的一個(gè)內(nèi)核中的一個(gè) 或一組過程以完成自己所需的功能。如：或一組過程以完成自己所需的功能。如： 打開文件打開文件 fd=open(name,) 關(guān)閉文件關(guān)閉文件 s=close(fd) 2.3 OS與人的接口與人的接口 College of Technology and Engineering http:/ 共共

24、28頁頁 第第15頁頁 系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 l作用：作用： 系統(tǒng)調(diào)用是系統(tǒng)調(diào)用是OS內(nèi)核和用戶態(tài)運(yùn)行程序之間內(nèi)核和用戶態(tài)運(yùn)行程序之間 的接口的接口，它把用戶程序的請(qǐng)求傳送至內(nèi)核，調(diào)，它把用戶程序的請(qǐng)求傳送至內(nèi)核，調(diào) 用相應(yīng)的內(nèi)核函數(shù)完成所需的處理，將處理結(jié)用相應(yīng)的內(nèi)核函數(shù)完成所需的處理，將處理結(jié) 果返回給用戶程序。果返回給用戶程序。 由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種共享資源都有由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種共享資源都有OS統(tǒng)統(tǒng) 一管理，所以在一管理，所以在OS的外層軟件或用戶程序中，的外層軟件或用戶程序中， 凡是涉及凡是涉及OS核心管理資源的操作必須由系統(tǒng)調(diào)核心管理資源的操作必須由系統(tǒng)調(diào) 用實(shí)現(xiàn)。用實(shí)現(xiàn)。 2.3 O

25、S與人的接口與人的接口 系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 l訪管指令：訪管指令：由于系統(tǒng)調(diào)用而引起處理機(jī)由于系統(tǒng)調(diào)用而引起處理機(jī)“中斷中斷 （指陷入）（指陷入）”的機(jī)器指令稱為訪管指令或自陷指的機(jī)器指令稱為訪管指令或自陷指 令。它令。它屬于非特權(quán)指令屬于非特權(quán)指令，在用戶態(tài)下執(zhí)行時(shí)會(huì)將，在用戶態(tài)下執(zhí)行時(shí)會(huì)將 CPU轉(zhuǎn)換為內(nèi)核態(tài)。轉(zhuǎn)換為內(nèi)核態(tài)。 用戶程序執(zhí)行用戶程序執(zhí)行調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用從系統(tǒng)調(diào)用返回從系統(tǒng)調(diào)用返回 執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用 內(nèi)核內(nèi)核 用戶進(jìn)程用戶進(jìn)程 用戶態(tài)用戶態(tài) 模式位模式位=1 核心態(tài)核心態(tài) 模式位模式位=0 陷入陷入 模式位模式位=0 返回返回 模式位模式位=1 系統(tǒng)調(diào)用過程中系統(tǒng)調(diào)用過程中CPU模式的轉(zhuǎn)換模式的轉(zhuǎn)換 2.3 OS與人的接口與人的接口 系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 問題：?jiǎn)栴}：當(dāng)當(dāng)OS完成用戶要求的完成用戶要求的“系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用”功能后，功能后， 應(yīng)使應(yīng)使CPU在什么狀態(tài)工作？在什么狀態(tài)工作？ l一般的程序調(diào)用和系統(tǒng)調(diào)用的區(qū)別：一般的程序調(diào)用和系統(tǒng)調(diào)用的區(qū)別： 一般的程序調(diào)用都是調(diào)用一個(gè)應(yīng)用子程序或一般的程序調(diào)用都是調(diào)用一個(gè)應(yīng)用子程序或 者某個(gè)系統(tǒng)子程序，調(diào)用者與被調(diào)用者都處于同者某個(gè)系統(tǒng)子程序，調(diào)用者與被調(diào)用者都處于同 一狀態(tài)，即用戶態(tài)或核心態(tài)；而系統(tǒng)調(diào)用的