计算机操作系统原理-4new

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1、第4章中断和处理机调度4.1中断4.2处理机调度4.3实时调度4.4多处理机调度清华大学出版社1/194.1中断►中断的重要性：中断和通道技术成为了计算机发展过程中一种里程碑式的重要发展，它们使得今天的计算机更加灵活、有效。►中断对于操作系统的作用：中断或中断机制是实现多道程序设计与并发执行的基础和必要条件。如果没有中断，操作系统就无法获得系统的控制权，就不会将处理机（也作为一种资源）分派给不同的进程而实现并发执行。清华大学出版社2/194.1中断4.1.1中断和指令周期重新回顾和熟悉中断响应三个步骤：用户程序中断处理程序终止当前程序执行12保存断

2、点信息在此┇处产┇转相应中断处理程序i生中i+1中断打断正常执行序列，断┇当处理完成后，再恢复n执行(如图4.1)。在并发环境下，用户程序不需图4.1通过中断转移控制要为中断添加任何特定代码。清华大学出版社3/194.1中断4.1.1中断和指令周期为适应中断产生，在指令周期末端要增加一个中断阶段（如图4.2所示）。取指阶段分析阶段执行阶段中断阶段检查中断；开始取下一条指令分析指令执行指令初始化中断处理程序停止图4.2中断和指令周期清华大学出版社4/194.1中断4.1.2中断处理强迫性中断：这类中断大致有如下几种：时钟中断：如硬件实时时钟到时等输

3、入输出中断：设备数据传输结束/设备出错等。控制台中断：系统操作员通过控制台发出命令等。硬件故障中断：如掉电、内存效验错等。程序性中断：如地址越界、数据溢出，除零等。自愿性中断程序事先有意识安排的；通常执行访管指令（系统调用）而引起的，其目的要求系统提供某种服务。清华大学出版社5/19下4.1中断一步4.1.2中断处理时钟中断任意位置中断I/O中断确定位置中断控制台中断硬件中断正在运行程序错误中断运行程序的程序访管指令中断装置中断装置中断处理程序中断处理程序（a）强迫性中断（b）自愿性中断图4.3两类中断事件清华大学出版社6/194.1中断4.1.

4、2中断处理对于图4.3，每类中断事件一个中断处理程序，及一个入口地址。当中断事件发生时，中断装置根据中断类别自动地将对应的PSW和PC分别送入程序状态字和程序计数器中，如此便转入到对应的中断处理程序，如图4.4所示。应当说明的是，图4.4所示的中断处理是比较典型的形式。对于系统的中断处理，硬件要保存哪些信息，保存到什么地方，这些随CPU（或系统）而不同。清华大学出版社7/194.1中断┇PSW，PCPC1：中断处理程序11PSW，PC22PSW，PC33PC2：中断处理程序PSW4，PC4旧PSW，PCPSW，PC55┇PC：中断处理程序①PSW，PC

5、结束3③nnCSW现行PSW，PCCAWPC：中断处理程序4定时器②PSW，PC11PSW，PCPC：中断处理程序新PSW，PC225PSW，PC33┇PSW，PC44PSW，PCPCn：中断处理程序55┇PSW，PCnn┇图4.4中断向量与中断处理程序清华大学出版社8/194.1中断4.1.2中断处理۞时钟中断时钟中断是现代操作系统不可或缺的控制手段，所以在此特别强调。时钟中断管理及维护的内容：进程管理：用于时间片轮转处理机调度算法的系统中，记录进程已占用处理机时间等。作业管理：记录作业在输入井中等待的时间等。资源管理：动态统计运行进程占有和使

6、用处理机等资源的时间等。清华大学出版社9/194.1中断4.1.2中断处理事件处理：实时系统中定时向被控制的对象发送控制信号。系统维护：定时运行死锁检测程序等，定时运行系统记帐程序等。实现软件时钟：利用硬件间隔时钟和一个存储单元可以实现软件时钟。例如，假设硬件间隔时钟每隔10ms产生一次中断，某一程序每隔1000ms执行一次，则可以这样确定该程序的执行时刻。清华大学出版社10/194.1中断可通过硬件和软件定义4.1.3多个中断由于系统有多个事件在不停和不断地发生，因而就势必存在多个中断在一个极短的时间内发生。处理多个中断有两种方法：第1种方法

7、：在处理一个中断时，禁止再发生中断。优点—这种方法保证了各个中断按顺序处理。缺点—没有考虑相对优先级和时间限制的要求。第2种方法：定义中断优先级，允许高优先级的打断低级中断处理程序的运行。图4.5给出了事例。清华大学出版社11/19下4.1.3多个中断一步磁盘中断优先级低通信中断磁盘中断于通信，打印机中断通信中断用户程序打印机处理程序处理程序信号保留，——t=0中断——t=15——t=20通信中断——————处理继续——t=10——————————————————————磁盘中断————t=25——t=25处理程序——————————————磁盘中断

8、信号————————t=40——仍然存在，且——————t=35——————高于打印机，———