操作系统授课讲义-2.ppt

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1、第2章操作系统的运行环境用户1计算机硬件（裸机）操作系统应用程序用户N.........操作系统的运行环境主要包括：系统的硬件环境OS与其它系统软件的关系OS与人的接口2.1硬件环境2.1.1中央处理机(CPU)1、指令系统：特权指令与非特权指令系统单用户单任务：用户可用全部指令；多用户或多任务：多道程序设计技术，分为特权指令，非特权指令。用户只能使用非特权指令，只有OS可使用所有的指令（包括特权指令）。2、处理机状态：管态与目态核心状态，管理状态，用户程序状态；管态：OS管理程序运行时CPU的状态。此时CPU可以执

2、行全部指令，使用所有资源，并具有改变处理机状态的能力。目态：用户程序运行时CPU的状态。此时CPU只能执行非特权指令。4、程序状态字PSW(IBM370大型机)：3、程序状态字PSW(M68000微机)：2.1.2主存储器2.1.2.1存储器（内存）的类型随机存取存储器（RAM,randomaccessmemory）缓冲存储器（buffer）高速缓冲存储器（cache）只读存储器（ROM,read-onlymemory）可编程只读存储器（PROM）可擦可编程只读存储器（EPROM）微机内的分级存储(内存)系统CPUC

3、ACHE控制器CACHE(SRAM)磁盘CACHE磁盘内存(DRAM)缓冲区BUFFERS2.1.2.2存储分块存储的最小单位是：二进位（含信息0或1）存储器的最小编址单位是：字节（8个二进位）存储器存储量的最小计算单位是：1K字节1KB=210B=1024B1MB=220B=1024KB1GB=230B=1024MB1TB=240B=1024GB在计算机中作为一个整体进行算术运算或数据处理的一组二进制数，称为计算机的字。每个字中含的位数视计算机的类型而定。在16位微机中，一个字是指16位的二进制数；在32位微机中，

4、一个字是指32位的二进制数；在64位微机中，一个字是指64位的二进制数。计算机的每个字所含的位数，叫做字长。一台计算机的字长是多少，就称它为多少位的计算机。计算机的字长越长，其功能也越强，对数据处理就越有利。字长是衡量计算机功能的重要指标之一。存储器分配和管理的最小单位是：块块的大小视计算机的类型而定。有的以64字节为一块；有的以2K字节为一块。2.1.2.3存储保护1.界限寄存器与越界中断（存储保护中断）操作系统用户使用区未使用部分0abcCPUa界限寄存器内存b2.存储键取保护键存储键主存储器.......001

5、0............程序状态字PSW钥存储键号取值：0-15万能键：0取保护键：0（可共享读）1（取保护）2.1.3缓冲技术缓冲（区）：外部设备在进行数据传输期间专门用来暂存这些数据的主存区域起因：CPU处理数据的速度与设备传输数据的速度不匹配缓冲池：由多个缓冲区所组成的主存区域，通常用指针连成缓冲区队列在主存中划出一块空间，暂存来往于I/O设备和处理机间的数据。缓解I/O设备传输数据与处理机处理数据速度间的矛盾！(1)避免工作区因传输数据而长期被占用；(2)缓冲区与设备联系而不与用户直接联系；(3)减少I/O

6、次数。Buffer信息可供多个用户共同使用和反复使用。多缓冲区技术:提高设备利用率（PDP-11的UNIX系统）2.1.4中断技术中断(interrupt)：CPU对系统中发生的异步事件（即无一定时序关系的随机事件）的响应。收到中断信号后，停止原来的工作，转去处理该事件。处理完后又回到原工作点继续工作。中断的作用：（1）充分发挥处理机的使用效率（2）提高系统的实时处理能力中断源：引起中断的事件中断请求：中断源向CPU提出的要求处理的申请中断响应：CPU发现中断请求，并转去对其进行处理中断屏蔽：对某些类型的中断请求不予

7、响应中断处理(服务)程序：对中断源进行处理的程序中断处理：CPU执行有关的中断处理程序的过程断点：发生中断时现行程序的暂停点中断返回：CPU返回断点的过程向量中断：由中断源自己引导CPU进入中断处理程序的中断过程中断向量：中断处理程序的内存起始(入口)地址，每个地址占4个字节中断向量表：由所有中断向量所组成的一张表，通常放在内存的最低端IBM-PC的中断类型：1.外部中断：由外部（主要是外设）的请求而引起的硬件中断（硬中断）（1）不可屏蔽中断，如电源故障中断等（2）可屏蔽中断，如键盘中断、磁盘I/O中断等2.内部中断

8、：由指令的执行而引起的软中断（1）除法错中断INT0（2）单步中断（debug中的跟踪指令T）INT1（3）断点中断（debug中的跟踪指令G）INT3（4）溢出中断INT4以上也叫“程序性中断”（5）用户自定义的软件中断INTn（要求系统提供某服务的中断指令）所有类型的中断都有唯一对应的中断类型号。各中断类型号的优先次序为：内部中断（除单步中