《网络操作系统概论》PPT课件

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1、第二章操作系统的逻辑结构(一)操作系统虚拟机(二)操作系统逻辑结构(三)处理机的状态(四)中断技术9/8/20211(一)操作系统虚拟机操作系统的核心在裸机上运行，用户程序在扩充后的机器上运行。硬件指令+操作命令扩充后的机器操作系统裸机应用程序用户程序1.什么是操作系统虚拟机在裸机上配置了操作系统程序后就构了操作系统虚拟机。9/8/202122.操作系统虚拟机的指令系统操作系统虚拟机的指令系统，又称为操作命令语言。(1)操作命令(又称命令接口)作业控制语言键盘命令图形化用户界面(2)系统功能调用(又称程序接口)操作系统虚拟机的功能是通过它提供的命令体现的。9/8/20

2、213(二)操作系统逻辑结构9/8/20214(三)处理机的状态1.设置处理机状态的目的为操作系统建立一个保护环境，采用的办法是区分处理机的工作状态。系统中有两类程序：管理程序用户程序管理系统资源使用资源，提出申请控制程序运行被控制9/8/202152.什么是处理机的态中央处理机的工作状态，当前它正在执行哪类程序，决定处理机的态。3.处理机态的类别(1)核态(Kernelmode)操作系统的管理程序执行时机器所处的状态。使用全部指令(包括一组特权指令)；使用全部系统资源(包括整个存储区域)，实现对资源的分配与管理并为用户使用外设进行服务。9/8/20216核态和管态：有的系

3、统提供管态：管态比核态的权限低，在此状态下允许使用一些用户态下不能使用的资源，但不能使用修改CPU状态的指令。无核态时，管态执行核态的全部功能。权限次序：核态、管态、用户态。9/8/20217(2)用户态(Usermode)用户程序执行时机器所处的状态。在此状态下禁止使用特权指令，不能直接取用资源与改机器状态，并且只允许用户程序访问自己的存储区域。管态用户态操作系统的程序执行用户程序执行使用全部指令禁止使用特权指令(包括一组特权指令)使用全部系统资源只允许用户程序访(包括整个存储区域)问自己的存储区域。9/8/202184.特权指令集改变机器状态的指令允许和禁

4、止中断进程切换停机指令修改特殊寄存器的指令存取用于主存保护的寄存器涉及外部设备的输入/输出指令执行I/O操作9/8/20219用户态到管态：管理程序调用中断用户进程产生错误（内部中断）用户程序企图执行特权指令管态到用户态：从核态转回用户态用一条指令实现，这条指令也是特权指令。一般情况下是中断返回指令。9/8/202110(3)实例操作系统如何区分处理机的状态DOS系统不分态Windows系统现分为两态——3环用户态0环系统态还有1、2环预留Unix系统（Linux）系统分为三态——00核态01管态11用户态9/8/202111(四)中断技术一.中断概念中断对于操

5、作系统的重要性就像机器中的驱动齿轮一样所以有人把操作系统称为是由“中断驱动”或者“（中断）事件驱动”9/8/202112中断的定义某个事件发生，CPU暂停正在执行的程序，保留现场后自动转去执行相应事件的处理程序，处理完成后返回断点，继续执行被打断的程序9/8/2021139/8/202114二.中断类型1.按中断功能分类(1)输入输出中断：I/O传输结束或出错中断。(2)外中断：非通道式中断，包括时钟中断、操作员控制台中断、多CPU之间通信中断等。(3)机器故障中断：电源故障、主存取指令错、长线传输时的奇偶校验错等。(4)程序性中断：定点溢出、用户态下用核态指令、越界、非法

6、操作等。(5)访管中断：对操作系统提出某种需求时所发出的中断称为访管中断。9/8/2021152.按中断方式分类(1)强迫性中断这类中断事件不是正在运行的程序所期待的，而是由某种事故或外部请求信号所引起的。如：输入输出中断、外中断、机器故障中断、程序性中断(2)自愿中断它是运行程序所期待的事件，这种事件是由于正在运行的程序对操作系统有某种需求，一旦机器执行到一条访管指令时，便自愿停止现行程序的执行而转入访管中断处理程序处理。如：访管中断9/8/202116运行程序中断处理程序中断装置中断处理程序中断装置机器故障中断事件程序性中断事件外部中断事件输入输出中断事件运行程序访管指

7、令9/8/2021173.按中断来源分类(1)中断由处理机外部事件引起的中断称为外中断。包括输入输出中断、外中断。(2)俘获---高优先级中断由处理机内部事件引起的中断称为内中断，又称为俘获。包括访管中断、程序性中断、机器故障中断。俘获的优先级高于中断的优先级。9/8/202118(3)中断与俘获的例PDP11系列机中断与俘获的分类。trap指令俘点溢出地址越界非法指令exitforkreadclock时钟rk磁盘tty终端中断与俘获中断俘获9/8/202119三.中断系统中断系统的概念中断由软硬件协同处理中