雙模設計是什麼_(Dual-Mode) Cont - mis.knjc.edu.tw

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1、作業系統第二章電腦與作業系統結構本章學習重點了解電腦系統架構-CPU-Register-I/O-interrupt-instructions電腦指令執行循環(MachineCycle)如何提昇作業系統效率共享資源(工作&程式)合理分配與保護資源電腦系統的運作啟動開機程式(ROM)開機程式是什麼?唯讀記憶體(Read-onlyMemory,ROM)開機時將作業系統常駐程式載入主記憶體中(RamdomaccessMemory,RAM)開機程式作什麼?重置CPU的暫存器檢查記憶體檢查週邊設備控制器載入作業系統到記憶體內雙模設計是什麼?(Dual-Mode

2、)核心模式:1)特權指令2)管理應用程式3)設定定時器的數值4)清除記憶體的內容(記憶體修改)5)關閉中斷6)切換雙模操作(Dual-ModeOperation)7)關閉電腦雙模設計是什麼?(Dual-Mode)Cont使用者模式1)應用程式操作2)文書編輯3)列印檔案行程行程:當程式被載入系統執行時(處理程序)或(程序),被置放在主記憶體內包括:程式區段,資料區段,堆疊區段,控制資訊(程式計數器的值)主動的個體暫時性行程的狀態建立就緒懸置執行終止行程狀態圖程式被動的個體長存的內容不同行程與程式之差異程式:被動的個體,行程:主動的個體程式:長

3、存的,行程:暫時性組成內容不同雙模設計是什麼?(Dual-Mode)Cont使用者模式1)應用程式操作2)文書編輯3)列印檔案系統呼叫步驟中斷作業系統執行服務程式使用者模式核心模式作業系統如何回應系統呼叫檢查中斷指令執行系統呼叫執行系統服務完成後回復到應用程式的下一個指令當中斷發生時系統作什麼?(1-3)當中斷發生時處理步驟為(1)作業系統取得控制權。(2)作業系統將被中斷的處理單元(Process)之狀態保存於處理單元控制區塊(ProcessControlBlock，PCB)中。(3)作業系統判斷中斷的原因及種類並將控制權交給適當的中斷處理程式

4、(InterruptHandlingRoutine)(或稱中斷服務程式(InterruptServiceRoutine，ISR))處理。當中斷發生時系統作什麼?(4-6)(4)當中斷服務程式處理完畢後，交出控制權給作業系統。(5)作業系統再將原被中斷程式的PCB取出。(6)處理單元取得CPU的控制權繼續執行剛才未完成的程式。本文轉換(ContextSwitch))。當中斷發生時，作業系統將暫存被中斷處理單元的狀態，同時把被中斷之處理單元的處理單元控制區塊(PCB)予以儲存，並且將控制權交給中斷處理程式的過程稱為背景切換(或稱本文轉換(Context

5、Switch))中斷發生系統作業流程一般電腦系統的架構范紐曼架構(1947)中央控制單元(ControlUnit,CU)中央計算單元(ArithmeticLogicUnit,ALU)記憶體(Memory)輸出/輸入(I/O)設備中央控制單元+中央計算單元=中央運算單元(CentralProcessUnit,CPU)IntelPentium系統的架構電腦系統的成員輸入與輸出(SCSI,USB)主記憶體快取記憶體輔助記憶體磁碟其他輔助記憶儲存裝置輸入與輸出(SCSI,USB)CPU以Polling(輪詢)程式化I/O中斷信號(interrupt)檢查

6、中斷驅動記憶體(Memory)內建CPU內之記憶體(cache)暫存器(Register)主記憶體(MainMemory)記憶體操作LOAD:主記憶體CPU暫存器STORE:CPU暫存器主記憶體從磁碟載入資料到暫存器所經過的記憶體指令執行週期(Machinecycle)指令執行週期(Machinecycle)擷取(Fetch)解碼(Decode)執行(Execute)儲存(Store)階層式資料載入與儲存架構硬碟機內部的構造周邊I/O裝置的資料傳遞輪詢輸入與輸出的中斷同步I/O中斷非同步I/O中斷直接記憶體存取架構I/O中斷的種類a)同步I

7、/O與b)非同步I/O保護機制設計硬體保護架構使用者模式與核心模式輸入與輸出保護記憶體保護執行權保護模式切換定義記憶體範圍的方式檢查記憶體範圍的方式小結周邊I/O裝置的資料傳遞方式，可以採用輪詢、中斷驅動、或是DMA的方式來傳遞資料電腦所能夠執行的工作，都必須先存放在主記憶體中確保電腦系統的正確執行，不受惡意或是未經除錯的使用者軟體干擾，需要一些硬體的輔助才能達到