第2节 操作系统需要什么硬件支持

1、第1单元 操作系统概论l 第2讲 操作系统需要什么硬件支持l 处理器的状态处理器的状态l 中断中断10 中央处理机的工作状态，不同的状态运行不同的中央处理机的工作状态，不同的状态运行不同的程序。程序。 11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)。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变机器状态，并且只允许 用户程序访问自己的存储区域。13不分态不分态3环环 用户态用户态0环环 系统态系统态还有还有1、2环预留环预留00 核态核态01 管态管态11 用户态用户态 状态的转变以下情

2、况处理器的状态会从用户态转为核态： 发生系统调用时 发生中断时 在用户态下试图执行一个特权指令时从核态变为用户态通过一条指令就可以12下列哪些指令只能在系统态执行？（下列哪些指令只能在系统态执行？（ ） A. A.关中断关中断 B. B.读系统时钟读系统时钟 C. C.向寄存器存数据向寄存器存数据 D. D.修改系统时钟修改系统时钟若中央处理器取出一条指令后拒绝执行，并形成“非法操作”事件，这是因为（ ）A取到的是一条访管指令B目态时取到了“启动I/O”指令C管态时取到了“启动IO”指令D从应用程序中取到了特权指令E从编译程序中取到了特权指令第2讲 操作系统需要什么硬件支持l 处理器的状态l

3、中断14所谓中断是指某个事件所谓中断是指某个事件 (例如例如 电源掉电、定点加法溢出或电源掉电、定点加法溢出或 I/O传输结束等传输结束等) 发生时，系发生时，系 统中止现行程序的运行、引统中止现行程序的运行、引 出处理事件程序对该事件进出处理事件程序对该事件进 行处理，处理完毕后返回断行处理，处理完毕后返回断 点，继续执行。点，继续执行。继续执行继续执行中断进入中断进入中断中断返回返回中断信号中断信号正在执行正在执行的程序的程序中断处中断处理程序理程序中断分为两个阶段 中断进入（中断响应） 中断处理，中断返回21中断响应是当中央处理机发现已有中断请求时，中止 现行程序执行，并自动引出中断处理

4、程序的过程。 指令计数器指令计数器系统系统堆栈堆栈中断中断向量表向量表处理机状态寄存器处理机状态寄存器PCPSCPU内存22中断处理程序的中断处理程序的PC中断处理程序的中断处理程序的PS中断向量表中断向量表PCPS PC PS堆栈堆栈堆栈栈堆栈栈顶指针顶指针(4)(1)(2)(3)交换指令地址交换指令地址(PC)及处及处理机的状态信息理机的状态信息(PS)23软件的中断处理过程如图所示。软件的中断处理过程如图所示。 保留被中断程序的现场保留被中断程序的现场 进入相应的中断服务例程进入相应的中断服务例程 恢复被中断程序的现场恢复被中断程序的现场中断中断返回返回中断中断进入进入k+0现行程序现行

5、程序k+1由操作系统做由操作系统做本地用户通过键盘登录系统时，首先获得键盘输入信息的程序是（）A：命令解释程序B：键盘中断处理程序C：系统调用程序D：用户登录程序15输入输出中断输入输出中断 I/O传输结束或出错中断外中断外中断 时钟中断、操作员控制台中断、通信中断等机器故障中断机器故障中断 电源故障、主存取指令错等程序性中断程序性中断 定点溢出、用户态下用核态指令、非法操作等访管中断访管中断 对操作系统提出某种需求时所发出的中断强迫性中断强迫性中断 不是正在运行的程序所期待的中断如：输入输出中断、外中断、机器故障中断、程序性中断自愿中断自愿中断 是运行程序所期待的事件如：访管中断16中断中断 由处理机外部事件引起的中断俘获（异常）俘获（异常） 由处理机内部事件引起的中断中断与俘获的例中断与俘获的例trap指令指令俘点俘点溢出溢出地址地址越界越界非法非法指