第一章 操作系統(tǒng)概述

目錄第一章操作系統(tǒng)概述第二章進(jìn)程(線程)管理第三章處理機(jī)調(diào)度第四章死鎖第五章存儲管理第六章虛擬存儲管理第七章I/O設(shè)備管理第八章文件系統(tǒng)第一章操作系統(tǒng)概述本章內(nèi)容1.1操作系統(tǒng)的概念1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類1.3操作系統(tǒng)的主要功能1.4操作系統(tǒng)的主要特征1.5操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.6操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境1.1操作系統(tǒng)的概念1.1.1計算機(jī)系統(tǒng)資源1．計算機(jī)硬件1.1操作系統(tǒng)的概念2．計算機(jī)軟件計算機(jī)硬件是所有計算機(jī)軟件運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)。光有硬件的計算機(jī)系統(tǒng)，用戶使用起來非常不方便，而且硬件資源的利用率極低。計算機(jī)軟件能充分發(fā)揮硬件潛能、擴(kuò)充硬件功能，并能組織、協(xié)調(diào)好硬件的使用，完成各種系統(tǒng)任務(wù)和應(yīng)用任務(wù)。計算機(jī)硬件和軟件相輔相成、互相促進(jìn)、缺一不可。計算機(jī)軟件根據(jù)完成任務(wù)的不同可分為固化軟件、系統(tǒng)軟件、工具軟件和應(yīng)用軟件等。

1.1操作系統(tǒng)的概念系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是指為程序運(yùn)行提供運(yùn)行環(huán)境的軟件。系統(tǒng)軟件管理著計算機(jī)系統(tǒng)中的各種資源，生成計算機(jī)可識別的機(jī)器指令，為各類程序提供良好的運(yùn)行環(huán)境。系統(tǒng)軟件種類繁多，包括：操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、分布式軟件系統(tǒng)等操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)中最底層的系統(tǒng)軟件，它為用戶管理好系統(tǒng)中的各種軟硬件資源，提高這些資源的利用率，為計算機(jī)用戶提供良好服務(wù)。操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)的核心控制軟件

1.1操作系統(tǒng)的概念1.1.2操作系統(tǒng)地位1.1操作系統(tǒng)的概念1.1.3操作系統(tǒng)的定義操作系統(tǒng)是配置在計算機(jī)硬件上的第一層系統(tǒng)軟件，它由許多程序模塊組成。操作系統(tǒng)為用戶控制和管理著計算機(jī)系統(tǒng)中的所有軟硬件資源，使計算機(jī)系統(tǒng)高效工作；同時又為用戶提供良好的用戶接口，使用戶能夠方便、有效、安全地使用計算機(jī)。兩個重要特征：①高效資源管理②方便用戶使用1.1操作系統(tǒng)的概念1.1.4操作系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)1．高效性2．方便性3．可擴(kuò)充性4．開放性1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類1.2.1操作系統(tǒng)發(fā)展歷史1．第一代計算機(jī)（1946-1955年）：計算機(jī)主要由電子管組成，無操作系統(tǒng)2．第二代計算機(jī)（1955-1965年）：計算機(jī)主要由晶體管組成，出現(xiàn)監(jiān)控程序1.2.1操作系統(tǒng)發(fā)展歷史3．第三代計算機(jī)（1965-1980年）：采用集成電路芯片，出現(xiàn)多道批處理系統(tǒng)4．第四代計算機(jī)（1980-1990）：采用大規(guī)模集成電路芯片，出現(xiàn)成熟商用操作系統(tǒng)5．第五代計算機(jī)（1990-至今）：計算機(jī)主要由超大規(guī)模集成電路芯片組成1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類1.2.2操作系統(tǒng)分類1.批處理操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)（BatchProcessingOperatingSystem）的工作流程為：用戶將作業(yè)交給系統(tǒng)操作人員，系統(tǒng)操作人員將多個用戶的作業(yè)組成一批輸入磁帶，然后啟動批處理操作系統(tǒng)。系統(tǒng)自動從磁帶上加載作業(yè)到內(nèi)存執(zhí)行，最后把執(zhí)行結(jié)果輸出。根據(jù)系統(tǒng)一次加載作業(yè)的道數(shù)，批處理操作系統(tǒng)分為單道批處理操作系統(tǒng)和多道批處理操作系統(tǒng)。1.2.2操作系統(tǒng)分類（1）單道批處理操作系統(tǒng)每次只加載一道作業(yè)到內(nèi)存中執(zhí)行。硬件配置如下圖所示：單道批處理的處理流程如下圖所示：圖

單道批處理系統(tǒng)的處理流程

源程序有錯嗎？否還有下一個作業(yè)？是否停止把作業(yè)的源程序轉(zhuǎn)換為目標(biāo)程序裝配目標(biāo)程序運(yùn)行目標(biāo)程序是開始1.2.2操作系統(tǒng)分類1.2.2操作系統(tǒng)分類2．單道批處理系統(tǒng)的特征主要特征如下：(1)自動性(2)順序性(3)單道性1.2.2操作系統(tǒng)分類單道批處理的主要問題：系統(tǒng)中仍有許多資源空閑，設(shè)備利用率低，系統(tǒng)性能較差。為了提高效率，考慮讓計算機(jī)同時接受兩道算題。1.2.2操作系統(tǒng)分類（2）多道批處理操作系統(tǒng)每次加載多道作業(yè)到內(nèi)存中并發(fā)執(zhí)行，各個作業(yè)輪流使用處理機(jī)和其他系統(tǒng)資源，最終依次完成。批處理系統(tǒng)適合處理大批無交互的作業(yè)。單道和多道程序運(yùn)行舉例如下圖所示。1.2.2操作系統(tǒng)分類圖

程序工作示例1.2.2操作系統(tǒng)分類多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) 多道批處理系統(tǒng)是三大基本操作系統(tǒng)類型之一。主要優(yōu)缺點(diǎn)如下：(1)資源利用率高(2)系統(tǒng)吞吐量大：系統(tǒng)吞吐量是指系統(tǒng)在單位時間內(nèi)所完成的總工作量(3)平均周轉(zhuǎn)時間長：作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間是指從作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)開始，直至其完成并退出系統(tǒng)為止所經(jīng)歷的時間(4)無交互能力1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類2.分時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)是指將多個用戶程序裝入內(nèi)存，系統(tǒng)把CPU的運(yùn)行時間分成一個個的時間段，每個時間段稱為一個時間片。時間片大小通常為幾十毫秒，用戶程序輪流獲得CPU的時間片。當(dāng)系統(tǒng)分給用戶程序的時間片用完后，系統(tǒng)強(qiáng)行收回CPU，該用戶程序等待下一次獲得時間片時再繼續(xù)執(zhí)行。重點(diǎn)回顧操作系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類3.實(shí)時操作系統(tǒng)所謂“實(shí)時”，即立即、及時的意思。實(shí)時操作系統(tǒng)能及時響應(yīng)外部事件請求并在規(guī)定的時間內(nèi)處理完畢。實(shí)時任務(wù)按截止時間分為：硬實(shí)時任務(wù)和軟實(shí)時任務(wù)實(shí)時操作系統(tǒng)為了保證系統(tǒng)能夠及時、準(zhǔn)確的做出響應(yīng)，一般都具備實(shí)時時鐘硬件和相關(guān)的管理軟件。1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類4.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)地理上分散而且獨(dú)立自治的若干臺計算機(jī)通過通信線路相互連接形成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有利于用戶突破地理?xiàng)l件的限制，方便使用遠(yuǎn)程計算機(jī)資源。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)就是安裝在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中各計算機(jī)上的操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)具備以下兩大特征：（1）由于網(wǎng)絡(luò)中的各個計算機(jī)是相互獨(dú)立的，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)首先具備普通操作系統(tǒng)的功能，以便能及時響應(yīng)本地用戶的請求。（2）用戶通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)能夠方便地使用網(wǎng)絡(luò)共享資源，這要求網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)必須遵循網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議，提供網(wǎng)絡(luò)管理、通信、安全等各種服務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一配置，建立網(wǎng)絡(luò)資源共享平臺。

1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類5.分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)是為分布式系統(tǒng)配置的操作系統(tǒng)。分布式系統(tǒng)中的計算機(jī)既相互對立又相互協(xié)作，系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行資源分配和共享，執(zhí)行中協(xié)調(diào)各計算機(jī)之間的同步，實(shí)現(xiàn)它們之間的通信和負(fù)載平衡。分布式操作系統(tǒng)以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)的各個子功能和子任務(wù)被布置在多個處理器上執(zhí)行，形成處理上的分布；系統(tǒng)的管理模塊可以在系統(tǒng)中的任何一個處理器上運(yùn)行，進(jìn)行系統(tǒng)任務(wù)分配和負(fù)載均衡調(diào)整，形成控制上的分布。1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類5.分布式操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)的區(qū)別：①分布式系統(tǒng)的各個計算機(jī)之間地位平等，無主從關(guān)系；網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中的計算機(jī)之間有主從關(guān)系。②分布式系統(tǒng)中的系統(tǒng)資源為所有用戶共享；網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的各用戶有限制地共享系統(tǒng)資源。③分布式系統(tǒng)中，任務(wù)可分給若干處理器相互協(xié)作共同完成，而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個處理器往往是各司其責(zé)，不進(jìn)行協(xié)作。1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類6.嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（EmbeddedOperatingSystem）是為嵌入式應(yīng)用研制的一種特定操作系統(tǒng)，它運(yùn)行在嵌入式計算機(jī)或嵌入式處理機(jī)芯片上，具有及時響應(yīng)外部請求，調(diào)度執(zhí)行任務(wù)和控制I/O設(shè)備等操作系統(tǒng)功能。嵌入式操作系統(tǒng)一般采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，常包括以下基本功能：①處理機(jī)調(diào)度；②基本內(nèi)存管理；③通訊機(jī)制；④電源管理嵌入式操作系統(tǒng)主要具有以下4個特征。①實(shí)時性；②微型化；③可定制；④可靠性1.3操作系統(tǒng)的主要功能1.3.1處理機(jī)管理功能處理機(jī)管理的主要功能包括：進(jìn)程控制、進(jìn)程同步、進(jìn)程通信、進(jìn)程調(diào)度、線程模型等。操作系統(tǒng)所采用的處理機(jī)管理策略決定了操作系統(tǒng)的主要性能。例如，批處理方式、分時處理方式、實(shí)時處理方式等。從而，呈現(xiàn)在用戶面前，成為具有不同處理方式和不同特點(diǎn)的操作系統(tǒng)。1.3操作系統(tǒng)的主要功能1.3.2存儲器管理功能由于內(nèi)存容量有限，如何在內(nèi)存中裝入更多的并發(fā)執(zhí)行進(jìn)程以及如何運(yùn)行比內(nèi)存容量大得多的進(jìn)程，這也是需要存儲器管理解決的問題。存儲器管理的主要功能包括：內(nèi)存分配、地址映射、內(nèi)存共享、內(nèi)存保護(hù)和內(nèi)存擴(kuò)充等。1.3操作系統(tǒng)的主要功能1.3.3設(shè)備管理功能設(shè)備管理的主要任務(wù)是管理各類I/O設(shè)備，完成用戶提出的I/O請求，要加快I/O信息的傳輸速度，發(fā)揮I/O設(shè)備的并行性，為用戶屏蔽硬件細(xì)節(jié)，提供方便簡單的設(shè)備使用方法。計算機(jī)中所配置的I/O設(shè)備多種多樣，它們的工作原理、I/O傳輸速度、傳輸方式千差萬別。為了方便用戶操作這些I/O設(shè)備，操作系統(tǒng)通常采用統(tǒng)一界面來管理I/O設(shè)備，使用戶感覺不到差異。操作系統(tǒng)將I/O設(shè)備本身的物理特性差異交給設(shè)備驅(qū)動程序去處理，提高了其適應(yīng)性。設(shè)備管理的主要功能包括：I/O設(shè)備的控制、緩沖管理、設(shè)備獨(dú)立性、設(shè)備分配、設(shè)備處理、虛擬設(shè)備管理和磁盤存儲管理等。1.3操作系統(tǒng)的主要功能1.3.4文件管理功能文件管理主要管理計算機(jī)系統(tǒng)中的信息資源。操作系統(tǒng)對文件進(jìn)行有效的管理，有助于提高系統(tǒng)資源利用率和用戶滿意度。操作系統(tǒng)的文件管理模塊是最接近用戶的部分，也是用戶比較熟悉的部分。文件管理的主要功能包括：文件組織方式、目錄管理、文件存儲控制、文件共享和保護(hù)、文件操作和文件存儲空間管理等。1.3操作系統(tǒng)的主要功能1.3.5用戶接口管理功能操作系統(tǒng)向用戶提供了各種使用接口，包括命令行接口、圖形用戶接口、系統(tǒng)調(diào)用接口等。1．命令行接口2．系統(tǒng)調(diào)用接口3．圖形用戶接口1.4操作系統(tǒng)的主要特征1.4.1并發(fā)性并發(fā)性是指兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。因?yàn)橛辛瞬l(fā)性，內(nèi)存中可同時存放操作系統(tǒng)程序和若干個用戶程序，各個程序輪流切換地使用CPU。并發(fā)性能有效地提高系統(tǒng)資源利用率和作業(yè)吞吐率。并發(fā)性同時也給操作系統(tǒng)帶來了一系列問題，使操作系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)變得異常復(fù)雜。1.4操作系統(tǒng)的主要特征1.4.2共享性共享性和并發(fā)性相輔相成。由于并發(fā)所以實(shí)現(xiàn)了資源共享，但一味追求共享，管理不好就會影響并發(fā)性的實(shí)現(xiàn)，甚至?xí)?dǎo)致進(jìn)程的運(yùn)行結(jié)果錯誤。這些內(nèi)容在后續(xù)章節(jié)中會有詳細(xì)講解。1.4操作系統(tǒng)的主要特征1.4.3虛擬性

“虛擬”的概念在操作系統(tǒng)中隨處可見。操作系統(tǒng)中的“虛擬”是指通過某種管理技術(shù)把一個物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應(yīng)物，或把物理上的多個實(shí)體變成邏輯上的一個對應(yīng)物。物理實(shí)體是客觀存在的，邏輯上的對應(yīng)物是虛構(gòu)的，只是用戶主觀上的一種想象?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)中主要有兩種虛擬技術(shù)：時分復(fù)用技術(shù)和空分復(fù)用技術(shù)。（1）時分復(fù)用技術(shù)，即分時使用技術(shù)。把硬件設(shè)備的使用時間分割成小的時間片，供多個用戶程序“輪流”、“切換”使用。（2）空分復(fù)用技術(shù)，即通過空間的劃分，把一個物理存儲設(shè)備改造成為邏輯上的多個存儲設(shè)備。1.4操作系統(tǒng)的主要特征1.4.4異步性異步性指在多道程序設(shè)計環(huán)境下，系統(tǒng)中每道程序的推進(jìn)時間、順序以及完成時間由于受其運(yùn)行環(huán)境的影響是不確定的、不可預(yù)知的。有的文獻(xiàn)也稱異步性為不確定性、隨機(jī)性。異步性增加了操作系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)難度，操作系統(tǒng)設(shè)計者必須采取一定的措施保證系統(tǒng)不出現(xiàn)結(jié)果隨機(jī)性。1.5OS結(jié)構(gòu)設(shè)計1.5.1無結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)1.5.2模塊化結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)1.5.3分層式結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)1.5.4虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)1.5.5微內(nèi)核OS結(jié)構(gòu)1.5.1無結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)在早期開發(fā)操作系統(tǒng)時，設(shè)計者只是把注意力放在功能的實(shí)現(xiàn)和獲得高的效率上，缺乏首尾一致的設(shè)計思想。此時的OS是為數(shù)眾多的一組過程的集合，每個過程可以任意地相互調(diào)用其它過程，致使操作系統(tǒng)內(nèi)部既復(fù)雜又混亂。因此，這種OS是無結(jié)構(gòu)的，也有人把它稱為整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。1.5.2模塊化結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)1)模塊化程序設(shè)計技術(shù)的基本概念模塊化程序設(shè)計技術(shù)是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計技術(shù)。該技術(shù)是基于“分解”和“模塊化”原則來控制大型軟件的復(fù)雜度。為使OS具有較清晰的結(jié)構(gòu)，OS不再是由眾多的過程直接構(gòu)成，而是將OS按其功能精心地劃分為若干個具有一定獨(dú)立性和大小的模塊；個模塊具有某方面的管理功能，并仔細(xì)地規(guī)定好各模塊間的接口，使各模塊之間能通過該接口實(shí)現(xiàn)交互。然后，再進(jìn)一步將各模塊細(xì)分為若干個具有一定功能的子模塊。下圖示出了由模塊、子模塊等組成的模塊化OS結(jié)構(gòu)。

圖

模塊化結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)

1.5.2模塊化結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)1.5.3分層式結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)為了將模塊―接口法中“決定順序”的無序性變?yōu)橛行蛐?，引入了有序分層法。分層法的設(shè)計任務(wù)是，在目標(biāo)系統(tǒng)An和裸機(jī)系統(tǒng)(又稱宿主系統(tǒng))A0之間，鋪設(shè)若干個層次的軟件A1、A2、A3、…、An－1，使An通過An－1、An－2、…、A2、A1層，最終能在A0上運(yùn)行。在操作系統(tǒng)中，常采用自底向上法來鋪設(shè)這些中間層。1.5.4虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)

1.5.5微內(nèi)核OS結(jié)構(gòu)為了提高操作系統(tǒng)的“正確性”、“靈活性”、“易維護(hù)性”和”可擴(kuò)充性”，在進(jìn)行現(xiàn)代操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，即使在單處理機(jī)環(huán)境下，大多也采用基于客戶/服務(wù)器模式的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，將操作系統(tǒng)劃分為兩大部分：微內(nèi)核和多個服務(wù)器。至于什么是微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在尚無一致公認(rèn)的定義，但我們可以從下面四個方面，對微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)進(jìn)行描述。1.5.5微內(nèi)核OS結(jié)構(gòu)1.6操作系統(tǒng)的硬件運(yùn)行環(huán)境一、時鐘為了讓計算機(jī)的各項(xiàng)操作功能在不同時間段有序、分布完成，計算機(jī)必須提供系統(tǒng)時鐘。系統(tǒng)時鐘通常安裝在主機(jī)板上，像節(jié)拍器一樣規(guī)律性地控制計算機(jī)工作。系統(tǒng)時鐘通常分為兩種控制方式：同步時序控制方式和異步時序控制方式。1.6操作系統(tǒng)的硬件運(yùn)行環(huán)境二、特權(quán)指令和非特權(quán)指令特權(quán)指令是只能在核心態(tài)下執(zhí)行的指令，這些指令的執(zhí)行不但能影響程序本身，還會影響其他程序甚至整個操作系統(tǒng)。例如：啟動物理設(shè)備指令、設(shè)置時鐘中斷指令、控制中斷屏蔽指令、存儲保護(hù)指令等。非特權(quán)指令是在核心態(tài)和用戶態(tài)下都能執(zhí)行的指令，這些指令的執(zhí)行只與運(yùn)行程序本身有關(guān)，不會影響其他程序。例如：數(shù)據(jù)傳送指令、圖形顯示指令等。操作系統(tǒng)能使用特權(quán)指令和非特權(quán)指令，用戶程序只能使用非特權(quán)指令。若用戶程序直接使用特權(quán)指令，可能引起系統(tǒng)沖突或由于某些意外造成系統(tǒng)錯誤，威脅系統(tǒng)安全。1.6操作系統(tǒng)的硬件運(yùn)行環(huán)境三、處理機(jī)狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換計算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行程序?qū)Y源和機(jī)器指令的使用權(quán)限把處理機(jī)的執(zhí)行狀態(tài)分成兩類。（1）核心態(tài)（又稱為管態(tài)、特權(quán)狀態(tài)、系統(tǒng)模式）核心態(tài)是指操作系統(tǒng)運(yùn)行時，處理機(jī)所處的狀態(tài)。處理機(jī)處于核心態(tài)時，其上運(yùn)行的程序可以執(zhí)行包括特權(quán)指令和非特權(quán)指令在內(nèi)的全部機(jī)器指令，能訪問所有系統(tǒng)資源，并具有改變處理機(jī)狀態(tài)的能力。（2）用戶態(tài)（又稱目態(tài)、目標(biāo)狀態(tài)、用戶模式）用戶態(tài)是指用戶程序運(yùn)行時處理機(jī)所處的狀態(tài)。處理機(jī)處于用戶態(tài)時只能執(zhí)行硬件機(jī)器指令的一個子集，即非特權(quán)指令。

1.6操作系統(tǒng)的硬件運(yùn)行環(huán)境四、程序狀態(tài)字程序狀態(tài)字用來指示處理機(jī)狀態(tài)、控制指令執(zhí)行順序并保留與運(yùn)行程序有關(guān)的各種信息，其主要作用是實(shí)現(xiàn)程序狀態(tài)的保護(hù)和恢復(fù)。每個正在執(zhí)行的程序都有一個與其執(zhí)行相關(guān)的程序狀態(tài)字，處理機(jī)通過讀取程序狀態(tài)字知道當(dāng)前處于用戶態(tài)還是處于核心態(tài)。1.6操作系統(tǒng)的硬件運(yùn)行環(huán)境五、中斷、異常和陷阱現(xiàn)代計算機(jī)都配置了硬件中斷裝置，它們是計算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。中斷指計算機(jī)系統(tǒng)為應(yīng)對突發(fā)事件而采取的處理措施。在進(jìn)程執(zhí)行過程中，若遇到某個突發(fā)事件，處理機(jī)需及時利用設(shè)定好的中斷機(jī)制中斷當(dāng)前正在執(zhí)行的進(jìn)程，保存好中斷現(xiàn)場，執(zhí)行中斷處理程序。當(dāng)中斷處理完后，恢復(fù)進(jìn)程的中斷現(xiàn)場，繼續(xù)執(zhí)行中斷進(jìn)程。例如：某進(jìn)程從磁帶讀入一組信息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)讀入信息有誤時，產(chǎn)生讀數(shù)據(jù)錯中斷。操作系統(tǒng)暫停當(dāng)前工作，組織磁盤退回，重讀該組信息。這可解決錯誤，得到正確磁盤信息。1.6操作系統(tǒng)的硬件運(yùn)行環(huán)境五、中斷、異常和陷阱中斷可分為：硬件中斷和軟件中斷。也可分為三種即陷阱，中斷和異常。（1）中斷中斷我們這里專指來自于硬件的中斷，通常分為電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)。簡單的說就是CPU每執(zhí)行完一條都去檢測電平是否變化。如果滿足條件，CPU轉(zhuǎn)向事先注冊好的函數(shù)。系統(tǒng)中最重要的一個中斷就是我們經(jīng)常說的時鐘中斷。中斷是由操作系統(tǒng)處理的，操作系統(tǒng)會保存程序的現(xiàn)場，用戶程序根本感覺不到中斷的存在。1.6操作系統(tǒng)的硬件運(yùn)行環(huán)境五、中斷、異常和陷阱（2）異常異常是由CPU執(zhí)行指令的某種特殊結(jié)果而引發(fā)的中斷。1.6操作系統(tǒng)的硬件運(yùn)行環(huán)境五、中斷、異常和陷阱異常和中斷比較，具有以下明顯特征：①異常由CPU內(nèi)部產(chǎn)生，在單處理機(jī)