操作系統(tǒng)緒論

1、第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境1第一章第一章 緒論緒論n1.8 中央處理器（中央處理器（CPU）n1.9 存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)n1.10 中斷機(jī)制中斷機(jī)制n1.11 時(shí)鐘時(shí)鐘第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境21.8 中央處理器（中央處理器（CPU）計(jì)算機(jī)中最重要的部件第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境3CPU的構(gòu)成與基本工作方式的構(gòu)成與基本工作方式n處理器由運(yùn)算器、控制器、一系列的寄存器以及高速緩存構(gòu)成n運(yùn)算器實(shí)現(xiàn)指令中的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，是計(jì)算機(jī)計(jì)算的核心n控制器負(fù)責(zé)控制程序運(yùn)行的流程，包括取指令、維護(hù)CPU狀態(tài)、CPU與內(nèi)存的交互等等第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境4n寄存器是指令在CPU內(nèi)部作處理的過(guò)程中暫存數(shù)據(jù)、地

2、址以及指令信息的存儲(chǔ)設(shè)備 在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)中它具有最快的訪問(wèn)速度n高速緩存處于CPU和物理內(nèi)存之間 一般由控制器中的內(nèi)存管理單元（MMU：Memory Management Unit）管理 訪問(wèn)速度快于內(nèi)存，低于寄存器 利用程序局部性原理使得高速指令處理和低速內(nèi)存訪問(wèn)得以匹配，從而提高CPU的效率第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境5處理器中的寄存器處理器中的寄存器n寄存器提供了一定的存儲(chǔ)能力n速度比主存快得多n造價(jià)高，容量一般都很小兩類寄存器：n用戶可見(jiàn)寄存器，高級(jí)語(yǔ)言編譯器通過(guò)算法分配并使用之，以減少程序訪問(wèn)主存次數(shù)n控制和狀態(tài)寄存器，用于控制處理器的操作 由OS的特權(quán)代碼使用, 以控制其它程序的

3、執(zhí)行第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境6用戶可見(jiàn)寄存器用戶可見(jiàn)寄存器n機(jī)器語(yǔ)言（匯編語(yǔ)言）直接引用n包括數(shù)據(jù)寄存器、地址寄存器等n數(shù)據(jù)寄存器（data register）又稱通用寄存器n地址寄存器（address register）用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及指令的物理地址。如index register、segment pointer、stack pointer第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境7控制和狀態(tài)寄存器控制和狀態(tài)寄存器n用于控制處理器的操作n大部分對(duì)于用戶是不可見(jiàn)的n一部分可以在某種特權(quán)模式（由OS使用）下訪問(wèn)第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境8常見(jiàn)的控制和狀態(tài)寄存器常見(jiàn)的控制和狀態(tài)寄存器n程序計(jì)數(shù)器（PC：Progr

4、am Counter），記錄將要取出的指令的地址n指令寄存器（IR：Instruction Register），包含最近取出的指令n程序狀態(tài)字（PSW：Program Status Word），記錄處理器的運(yùn)行模式信息等等第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境9指令執(zhí)行的基本過(guò)程指令執(zhí)行的基本過(guò)程（1）兩個(gè)步驟：n先從存儲(chǔ)器中每次讀取一條指令n然后執(zhí)行這條指令一個(gè)單條指令處理過(guò)程稱為一個(gè)指令周期程序的執(zhí)行是由不斷取指和執(zhí)行的指令周期組成第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境10n每個(gè)指令周期開始時(shí)，依據(jù)在程序計(jì)數(shù)器中的指令地址從存儲(chǔ)器中取一條指令n在取指完成后根據(jù)指令類別自動(dòng)將程序計(jì)數(shù)器的值變成下條指令的地址n取到的

5、指令放在指令寄存器（IR）中n處理器解釋并執(zhí)行所要求的動(dòng)作指令執(zhí)行的基本過(guò)程指令執(zhí)行的基本過(guò)程（2）第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境115類指令類指令n訪問(wèn)存儲(chǔ)器指令：訪問(wèn)存儲(chǔ)器指令： 處理器和存儲(chǔ)器間數(shù)據(jù)傳送nI/OI/O指令：指令： 處理器和I/O設(shè)備間數(shù)據(jù)傳送和命令發(fā)送n算術(shù)邏輯指令（數(shù)據(jù)處理指令）：算術(shù)邏輯指令（數(shù)據(jù)處理指令）： 執(zhí)行數(shù)據(jù)算術(shù)和邏輯操作n控制轉(zhuǎn)移指令：控制轉(zhuǎn)移指令： 指定一個(gè)新的指令的執(zhí)行起點(diǎn)n處理器控制指令：處理器控制指令： 修改處理器狀態(tài)，改變處理器工作方式第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境12特權(quán)指令和非特權(quán)指令特權(quán)指令和非特權(quán)指令特權(quán)指令：只能由操作系統(tǒng)使用的指令n使用多道程

6、序設(shè)計(jì)技術(shù)的計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)必須要區(qū)分為特權(quán)指令和非特權(quán)指令 CPU如何知道當(dāng)前運(yùn)行的是操作系統(tǒng)還是一般應(yīng)用軟件？有賴于處理器狀態(tài)第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境13處理器的狀態(tài)處理器的狀態(tài)多數(shù)系統(tǒng)將處理器工作狀態(tài)劃分為管態(tài)和目態(tài)：管態(tài)：操作系統(tǒng)管理程序運(yùn)行的狀態(tài)，較高的特權(quán)級(jí)別，又稱為特權(quán)態(tài)（特態(tài)）、系統(tǒng)態(tài) 、核心態(tài)目態(tài)：用戶程序運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，較低的特權(quán)級(jí)別，又稱為普通態(tài)（普態(tài)）、用戶態(tài)有些系統(tǒng)將處理器狀態(tài)劃分核心狀態(tài)，管理狀態(tài)和用戶程序狀態(tài)（目標(biāo)狀態(tài)）三種第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境14實(shí)例：實(shí)例：x86系列處理器系列處理器n386、486、Pentium系列都支持4個(gè)處理器特權(quán)級(jí)別（特權(quán)環(huán)：R0、

7、R1、R2和R3）n從R0到R3特權(quán)能力依次降低nR0相當(dāng)于雙狀態(tài)系統(tǒng)的管態(tài)nR3相當(dāng)于目態(tài)nR1和R2則介于兩者之間，它們能夠運(yùn)行的指令集合具有包含關(guān)系：3210RRRRIIII第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境15四個(gè)級(jí)別運(yùn)行不同類別的程序：nR0-運(yùn)行操作系統(tǒng)核心代碼nR1-運(yùn)行關(guān)鍵設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和I/O處理例程nR2-運(yùn)行其它受保護(hù)共享代碼，如語(yǔ)言系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境nR3-運(yùn)行各種用戶程序現(xiàn)有基于x86處理器的操作系統(tǒng)，如UNIX、Linux以及Windows系列大都只用了R0和R3兩個(gè)特權(quán)級(jí)別第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境16圖圖：Intel 系列系列CPU的特權(quán)級(jí)別的特權(quán)級(jí)別第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境

8、17管態(tài)和目態(tài)的差別管態(tài)和目態(tài)的差別處理器處于管態(tài)時(shí)：n全部指令（包括特權(quán)指令）可以執(zhí)行n可使用所有資源n并具有改變處理器狀態(tài)的能力處理器處于目態(tài)時(shí)：n只有非特權(quán)指令能執(zhí)行第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境18程序狀態(tài)字程序狀態(tài)字PSWPSW (Program Status Word ):nCPU的狀態(tài)指明管態(tài)還是目態(tài)，用來(lái)說(shuō)明當(dāng)前在CPU上執(zhí)行的是操作系統(tǒng)還是一般用戶程序，從而決定其是否可以使用特權(quán)指令或擁有其它的特殊權(quán)力n條件碼反映指令執(zhí)行后的結(jié)果特征n中斷屏蔽碼指出是否允許中斷第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境19例例1:微處理器微處理器M68000的程序狀態(tài)字的程序狀態(tài)字151413121110987

9、6543210TSI2I1I0XNZVC條件位：條件位：C： 進(jìn)位標(biāo)志位進(jìn)位標(biāo)志位 V： 溢出標(biāo)志位溢出標(biāo)志位Z： 結(jié)果為零標(biāo)志位結(jié)果為零標(biāo)志位N： 結(jié)果為負(fù)標(biāo)志位結(jié)果為負(fù)標(biāo)志位I0 I2：三位中斷屏蔽位：三位中斷屏蔽位S：CPU狀態(tài)標(biāo)志位，為狀態(tài)標(biāo)志位，為1處于管態(tài)，為處于管態(tài)，為0處于目態(tài)處于目態(tài)T：陷阱陷阱（Trap）中斷指示位為中斷指示位為1， 在下一條指令執(zhí)行后引起自陷中斷在下一條指令執(zhí)行后引起自陷中斷第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境20CPU狀態(tài)的轉(zhuǎn)換狀態(tài)的轉(zhuǎn)換目態(tài)-管態(tài) 其轉(zhuǎn)換的唯一途徑是通過(guò)中斷管態(tài)-目態(tài) 可用設(shè)置PSW(修改程序狀態(tài)字)可實(shí)現(xiàn)第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境21思考題思考

10、題n什么是管態(tài)，什么是目態(tài)，為什么要區(qū)分二態(tài)？什么是管態(tài)，什么是目態(tài)，為什么要區(qū)分二態(tài)？你認(rèn)為用什么方法可以區(qū)分二態(tài)？你認(rèn)為用什么方法可以區(qū)分二態(tài)？n在什么情況下處理機(jī)的狀態(tài)會(huì)從目態(tài)轉(zhuǎn)換到管在什么情況下處理機(jī)的狀態(tài)會(huì)從目態(tài)轉(zhuǎn)換到管態(tài)？如何實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換？態(tài)？如何實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換？n為什么為什么I/O指令是特權(quán)指令？指令是特權(quán)指令？nX86處理機(jī)提供四種狀態(tài)，而大多操作系統(tǒng)只處理機(jī)提供四種狀態(tài)，而大多操作系統(tǒng)只使用兩種狀態(tài)，你能說(shuō)說(shuō)原因嗎？使用兩種狀態(tài)，你能說(shuō)說(shuō)原因嗎？第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境221.9 存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)是支持OS運(yùn)行的硬件環(huán)境的一個(gè)重要方面：n作業(yè)必須把它的程序和數(shù)據(jù)存放在

11、內(nèi)存中才能運(yùn)行n多道程系統(tǒng)中，若干個(gè)程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)要放入主存儲(chǔ)器n操作系統(tǒng)要管理、保護(hù)程序和數(shù)據(jù)，使它們不至于受到破壞n操作系統(tǒng)本身也要存放在主存儲(chǔ)器中并運(yùn)行 第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境23存儲(chǔ)器的類型存儲(chǔ)器的類型兩類存儲(chǔ)器：讀寫型的存儲(chǔ)器 只讀型的存儲(chǔ)器第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境24讀寫型的存儲(chǔ)器n可把數(shù)據(jù)存入其中任一地址單元，并可在以后的任何時(shí)候把數(shù)據(jù)讀出，或者重新存入新的數(shù)據(jù)的一種存儲(chǔ)器n常被稱為隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器（RAM：Random Access Memory）nRAM主要用作存放隨機(jī)存取的程序的數(shù)據(jù)第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境25只讀型的存儲(chǔ)器:n只能從其中讀取數(shù)據(jù)，但不能隨意用普通方

12、法寫入數(shù)據(jù)（寫入數(shù)據(jù)只能用特殊方法）n稱為只讀存儲(chǔ)器（ROM：Read-Only Memory）變型：PROM和EPROMnPROM：一種可編程只讀存儲(chǔ)器，使用特殊PROM寫入器寫入數(shù)據(jù)nEPROM：用特殊的紫外線光照射此芯片，以“擦去”信息，恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，然后使用特殊EPROM寫入器寫入數(shù)據(jù)第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境26存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)問(wèn)題： 容量、速度和成本n容量：需求無(wú)止境n速度：能匹配處理器的速度n成本問(wèn)題：成本和其它部件相比應(yīng)在合適范圍之內(nèi)第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境27容量、速度和成本n三個(gè)目標(biāo)不可能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)，要作權(quán)衡n存取速度快，每比特價(jià)格高n容

13、量大，每比特價(jià)格越低，同時(shí)存取速度也越慢第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境28解決方案采用層次化的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)n當(dāng)沿著層次下降時(shí)n每比特的價(jià)格將下降，容量將增大n速度將變慢，處理器的訪問(wèn)頻率也將下降第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境29層次化的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)層次化的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境30存儲(chǔ)訪問(wèn)局部性原理存儲(chǔ)訪問(wèn)局部性原理提高存儲(chǔ)系統(tǒng)效能關(guān)鍵點(diǎn)：程序存儲(chǔ)訪問(wèn)局部性原理n程序執(zhí)行時(shí)，有很多的循環(huán)和子程序調(diào)用，一旦進(jìn)入這樣的程序段，就會(huì)重復(fù)存取相同的指令集合n對(duì)數(shù)據(jù)存取也有局部性，在較短的時(shí)間內(nèi)，穩(wěn)定地保持在一個(gè)存儲(chǔ)器的局部區(qū)域處理器主要和存儲(chǔ)器的局部打交道在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后，使用的代碼和數(shù)據(jù)集

14、合會(huì)改變第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境31設(shè)計(jì)多級(jí)存儲(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多級(jí)存儲(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)假設(shè)兩級(jí)存儲(chǔ)器：n第I級(jí)包含1KB，存取時(shí)間為0.1sn第II級(jí)包含1MB，存取時(shí)間為1s存取I級(jí)中的內(nèi)容，直接存取存取II級(jí)，首先被轉(zhuǎn)移到I級(jí)，然后再存取假設(shè)確定內(nèi)容所在位置時(shí)間可以忽略若在I級(jí)存儲(chǔ)器中發(fā)現(xiàn)存取對(duì)象的概率是95%，則平均訪問(wèn)時(shí)間為：結(jié)果非常接近I級(jí)存儲(chǔ)的存取時(shí)間ssss15.011.005.01.095.0第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境32T1T1：I I級(jí)存儲(chǔ)器的存取時(shí)間級(jí)存儲(chǔ)器的存取時(shí)間T2T2：IIII級(jí)存儲(chǔ)器的存取時(shí)間級(jí)存儲(chǔ)器的存取時(shí)間一個(gè)簡(jiǎn)單二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能一個(gè)簡(jiǎn)單二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能第二

15、章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境33思考題思考題n層次化的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)有什么好處？層次化的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)有什么好處？n處理器如何知道要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)是在內(nèi)存還是處理器如何知道要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)是在內(nèi)存還是在在Cache？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)你認(rèn)為可行的方案。？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)你認(rèn)為可行的方案。（提示：從內(nèi)存裝數(shù)據(jù)到（提示：從內(nèi)存裝數(shù)據(jù)到Cache以塊為單位，以塊為單位，一塊一般為一塊一般為1-4k）n什么叫存儲(chǔ)訪問(wèn)局部性原理？什么叫存儲(chǔ)訪問(wèn)局部性原理？第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境341.10 中斷技術(shù)中斷技術(shù)中斷對(duì)于操作系統(tǒng)的重要性 就像機(jī)器中的驅(qū)動(dòng)齒輪一樣所以有人把操作系統(tǒng)稱為是由 “中斷驅(qū)動(dòng)”或者 “（中斷）事件驅(qū)動(dòng)”第二章 操

16、作系統(tǒng)的硬件環(huán)境35什么是中斷?n指CPU對(duì)系統(tǒng)中或系統(tǒng)外發(fā)生異步事件的響應(yīng)n異步事件是指無(wú)一定時(shí)序關(guān)系的隨機(jī)發(fā)生事件如外部設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)設(shè)備出現(xiàn)異常等“中斷”名稱源于：n當(dāng)異步事件發(fā)生后，打斷了對(duì)當(dāng)前程序的執(zhí)行n而轉(zhuǎn)去處理該異步事件n直到處理完了后，再轉(zhuǎn)回原程序中斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行1.10.1 中斷的概念中斷的概念第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境36從用戶角度看中斷從用戶角度看中斷第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境37引入中斷的目的n解決主機(jī)與外設(shè)的并行工作問(wèn)題n提高可靠性n實(shí)現(xiàn)多機(jī)聯(lián)系n實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制特點(diǎn)： 1) 中斷是隨機(jī)的 2) 中斷是可恢復(fù)的 3) 中斷是自動(dòng)處理的第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境38n

17、中斷源：引起中斷發(fā)生的事件n中斷寄存器：記錄中斷n系統(tǒng)堆棧:內(nèi)存中的一塊區(qū)域，用于保存現(xiàn)場(chǎng)幾個(gè)概念幾個(gè)概念第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境39中斷類型中斷類型強(qiáng)迫性中斷 正在運(yùn)行的程序所不期望的，由于某種硬件故障或外部請(qǐng)求引起的自愿性中斷 用戶在程序中有意識(shí)安排的中斷，是由于用戶在編制程序時(shí)因?yàn)橐蟛僮飨到y(tǒng)提供服務(wù)，有意使用“訪管”指令或系統(tǒng)調(diào)用，使中斷發(fā)生第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境40強(qiáng)迫性中斷n輸入/輸出(I/O)中斷：主要來(lái)自外部設(shè)備通道n程序性中斷：運(yùn)行程序中本身的中斷( (如被如被0 0除除, ,缺頁(yè)中斷缺頁(yè)中斷, ,缺段中斷缺段中斷, ,地址越界地址越界) )n時(shí)鐘中斷n控制臺(tái)中斷n硬件

18、故障中斷第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境41自愿性中斷又稱訪管中斷n執(zhí)行I/O指令，創(chuàng)建進(jìn)程，分配內(nèi)存n信號(hào)量操作，發(fā)送/接收消息第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境42IBM370中的中斷中的中斷1. 機(jī)器故障中斷：如電源故障、電路檢驗(yàn)出錯(cuò)等2. 輸入輸出中斷：I/O設(shè)備完成任務(wù)時(shí)產(chǎn)生3. 外部中斷：時(shí)鐘中斷、多機(jī)系統(tǒng)中其它CPU的通信要求中斷等4. 程序中斷：程序中的問(wèn)題引起的中斷，如錯(cuò)誤地使用指令或數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)保護(hù)等5. 訪管中斷：每當(dāng)CPU執(zhí)行訪管指令時(shí)，即引起中斷并調(diào)用操作系統(tǒng)相應(yīng)的功能模塊為其服務(wù)第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境431.10.2 1.10.2 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)的兩大組成部分：硬件中

19、斷裝置和軟件中斷處理程序n中斷裝置-中斷系統(tǒng)的機(jī)制部分 負(fù)責(zé)捕獲中斷源發(fā)出的中斷請(qǐng)求，以一定方式響應(yīng)中斷源，然后將處理器控制權(quán)交給特定的中斷處理程序n中斷處理程序-中斷系統(tǒng)的策略部分 第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境44中斷裝置的基本功能中斷裝置的基本功能n發(fā)現(xiàn)中斷n響應(yīng)中斷：保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、找到恰當(dāng)?shù)闹袛嗵幚沓绦虻诙?操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境45處理器如何發(fā)現(xiàn)中斷信號(hào)？ 處理器的控制部件中設(shè)一個(gè)能檢測(cè)中斷的機(jī)構(gòu)，稱為中斷掃描機(jī)構(gòu)n在每條指令執(zhí)行周期的最后時(shí)刻掃描中斷寄存器，詢問(wèn)是否有中斷信號(hào)n若無(wú)中斷信號(hào)，繼續(xù)執(zhí)行下一條指令n若有中斷，中斷硬件就進(jìn)行中斷響應(yīng)發(fā)現(xiàn)中斷發(fā)現(xiàn)中斷第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境46響應(yīng)

20、中斷響應(yīng)中斷n如何響應(yīng)中斷？使用“向量中斷”機(jī)制第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境47中斷向量表：中斷向量表：將主存最低端的若干個(gè)字節(jié)保留作為中斷向量表，每個(gè)中斷向量占兩個(gè)字中斷向量？PC、PSW第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境48中斷響應(yīng)的過(guò)程中斷響應(yīng)的過(guò)程第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境49中斷處理過(guò)程小結(jié)中斷處理過(guò)程小結(jié)中斷處理一般過(guò)程：（1）設(shè)備給處理器發(fā)一個(gè)中斷信號(hào)（2）處理器處理完當(dāng)前指令后檢測(cè)到中斷，判斷出中斷來(lái)源并向發(fā)送中斷的設(shè)備發(fā)送確認(rèn)中斷信號(hào)，確認(rèn)信號(hào)使得該設(shè)備將中斷信號(hào)恢復(fù)到一般狀態(tài)（3）處理器開始為軟件處理中斷做準(zhǔn)備： 保存中斷點(diǎn)的程序執(zhí)行上下文環(huán)境，這通常包括程序狀態(tài)字PSW，程序計(jì)數(shù)器

21、PC，一些寄存器的值，它們通常保存在系統(tǒng)棧中第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境50（4）處理器根據(jù)中斷源查詢中斷向量表，獲得與該中斷相聯(lián)系的處理程序入口地址，并將PC置成該地址，處理器開始一個(gè)新的指令周期，控制轉(zhuǎn)移到中斷處理程序（5）中斷處理程序開始工作（6）中斷處理結(jié)束時(shí)，執(zhí)行中斷返回指令，被中斷程序的上下文環(huán)境從系統(tǒng)堆棧中被恢復(fù)，處理器狀態(tài)恢復(fù)成原來(lái)的狀態(tài)。（7）PSW和PC被恢復(fù)成中斷前的值，處理器開始一個(gè)新的指令周期，中斷處理結(jié)束第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境51設(shè)備控制器或其他設(shè)備控制器或其他系統(tǒng)硬件發(fā)出中斷系統(tǒng)硬件發(fā)出中斷處理器完成當(dāng)前指處理器完成當(dāng)前指令的執(zhí)行令的執(zhí)行處理器接受中斷處理器接受

22、中斷處理器將處理器將PSW和和PC推入系統(tǒng)堆棧推入系統(tǒng)堆棧處理器根據(jù)中斷類處理器根據(jù)中斷類型讀入新的型讀入新的PC和和PSW值值中斷系統(tǒng)硬件完成的工中斷系統(tǒng)硬件完成的工作作第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境52保存保存CPU狀態(tài)的其狀態(tài)的其余信息余信息執(zhí)行中斷處理程序執(zhí)行中斷處理程序恢復(fù)恢復(fù)CPU狀態(tài)信息狀態(tài)信息從系統(tǒng)堆棧恢復(fù)原從系統(tǒng)堆?；謴?fù)原PSW和和PC中斷系統(tǒng)軟件完成的工作中斷系統(tǒng)軟件完成的工作第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境531.10.3 1.10.3 中斷的其它問(wèn)題中斷的其它問(wèn)題中斷優(yōu)先級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)在一些機(jī)器中，中斷優(yōu)先級(jí)按中斷類型劃分：n 以機(jī)器故障中斷的優(yōu)先級(jí)最高 n 程序中斷和訪問(wèn)管理程序

23、中斷次之 n 外部中斷更次之 n 輸入輸出的優(yōu)先級(jí)最低第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境54中斷屏蔽中斷屏蔽在CPU上運(yùn)行的程序，有時(shí)由于種種原因，不希望其在執(zhí)行過(guò)程中被別的事件所中斷，稱為中斷屏蔽n在PSW中設(shè)置中斷屏蔽碼以屏蔽某些指定的中斷類型n各設(shè)備接口中也有中斷禁止位，以禁止該設(shè)備的中斷第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境55多個(gè)中斷的處理多個(gè)中斷的處理 若中斷處理過(guò)程中又發(fā)生中斷，引起多中斷處理問(wèn)題兩種處理方法：n第一種： 處理一個(gè)中斷時(shí)禁止中斷，對(duì)任何新中斷置之不理，當(dāng)再次允許中斷時(shí)，新中斷才被響應(yīng)。第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境56多中斷處理第一種處理方法多中斷處理第一種處理方法第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境57n第二種： 中斷按照優(yōu)先度分級(jí) 允許高優(yōu)先級(jí)中斷打斷低優(yōu)先級(jí)的中斷中斷處理嵌套 第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境58用戶程序低級(jí)中斷高級(jí)中斷多中斷處理第二種處理方法多中斷處理第二種處理方法第二章 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境59思考