操作系统教程(第三版)

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1、CH2处理器管理2.1中央处理器2.2中断技术2.3进程的描述与控制2021/6/1112.1中央处理器2.1.1中央处理器的含义2.1.2单处理器系统和多处理器系统2.1.3处理器的组成2.1.4特权指令与非特权指令2.1.5处理器状态2.1.6程序状态字寄存器2021/6/1122.1.1中央处理器中央处理器是电子计算机内部完成指令读出、解释和执行的重要部件，简称CPU。由运算器和控制器组成，有时还包含了高速缓冲存储器。它是现代电子计算机的心脏。2021/6/1132.1.2单处理器和多处理器系统单处理器系统：

2、一个计算机系统只包括一个中央处理器；多处理器系统：一个计算机系统有多个中央处理器；2021/6/114从串行到并行早期计算机系统是基于单个处理器的顺序处理机器，程序员编写串行执行的代码，让其在处理器上串行执行。为了提高计算机处理速度，想到将多处理器引入计算机，并行处理指令的方法。2021/6/1152.1.3处理器的组成(1)1.运算器CPU中的运算器包括算术逻辑单元（ALU），标志寄存器，累加器，寄存器组等算术逻辑单元：是运算器的主要部件，完成指令系统所规定的各种运算；2021/6/116处理器的组成(2)寄存器

3、组：包括通用寄存器组和专用寄存器组;通用寄存器组：CPU内部的高速数据暂存器；专用寄存器组：包括程序计数器，堆栈指示器，变址寄存器等；标志寄存器：也称程序状态字寄存器，存放反映运算结果的各种特征，如有无进位，是否溢出等；累加器ACC：参与运算、存放运算结果2021/6/117处理器的组成(3)处理器现场：计算机系统的寄存器个数根据机型的不同而不同，比主存容量小，但访问速度快，称一级存储。这组寄存器所存储的信息与程序的执行有很大关系，构成了处理器现场。2021/6/118处理器的组成(4)2.控制器CPU中的控制器主

4、要包括指令寄存器，指令译码器和控制信号发生器，主要完成指令的翻译，并产生各种控制信号，执行相应的指令；2021/6/1192.1.4特权指令与非特权指令从资源管理和控制程序执行的角度出发，必须把指令寄存器中的指令分作两部分：特权指令、非特权指令特权指令：只允许操作系统使用，不允许一般用户使用的指令。如启动I/O设备、设置时钟、加载PSW等；非特权指令：除特权指令之外的指令称为非特权指令；2021/6/11102.1.5处理器的状态(1)中央处理器怎么知道当前是操作系统还是一般用户程序在运行呢?处理器状态标志属于程

5、序状态字PSW的一位，可设置处理器成不同状态。大多数计算机系统将CPU执行状态分为管态和目态。2021/6/1111管态：又叫特权态，系统态或核心态。CPU在管态下可以执行指令系统的全集，使用全部资源。通常，操作系统程序在管态下运行目态：又叫常态或用户态。CPU处于目态时，只能执行非特权指令。用户程序只能在目态下运行处理器的状态(2)如果用户程序在目态下执行特权指令，将发生执行中断，这样可以防止用户程序有意或无意地破坏系统；2021/6/1112处理器的状态(3)从管态到目态可以通过修改PSW来实现，这将伴随由操作

6、系统程序到用户程序的转换从目态转换为管态的唯一途径是中断2021/6/11132.1.6程序状态字寄存器(1)PSW寄存器包括以下内容：程序基本状态：(1)下一条指令的地址；(2)条件码；(3）处理器状态；中断码：保存程序执行时当前发生的中断事件；中断屏蔽位：指明程序执行中发生中断事件时，是否响应出现的中断事件；2021/6/11142.1.6程序状态字寄存器(2)PSW用来控制指令执行顺序、并保留和指示与程序有关的系统状态，主要作用是实现程序状态的保护和恢复；每个程序都有一个与其执行相关的PSW，每个处理器都设置

7、一个PSW寄存器。程序占有处理器执行时，它的PSW将占有PSW寄存器；2021/6/11152.2中断技术(1)2.2.1中断的概念2.2.2中断源分类2.2.3中断处理程序2.2.4中断响应2.2.5中断事件的具体处理方法2.2.6中断的优先级和多重中断2021/6/11162.2.1中断的概念(1)中断是指程序执行过程中，当发生某个事件时，中止CPU上现行程序的运行，引出处理该事件的程序执行的过程。2021/6/1117中断的概念(2)•请求系统服务•实现并行工作•处理突发事件都需要打断处理器正常的工作，为此，

8、才提出了“中断”的概念2021/6/1118中断的概念(3)中断源:引起中断的事件称为中断源；中断请求:中断源向CPU提出处理的请求；断点:发生中断时被打断程序的暂停点；中断响应:CPU暂停现行程序而转为响应中断请求的过程；中断处理程序:处理中断源的程序；中断处理:CPU执行有关的中断处理程序；中断返回:返回断点的过程；2021/6/1119中断系统：中断的