new_ch2-2.1中央处理器.ppt

1、CH2 处理器管理,2.1中央处理器 2.2中断技术 2.3进程及其实现 2.4线程及其实现 2.5处理器调度 2.6批处理作业的管理与调度 2.7低级调度,2.1中央处理器,2.1.1单处理器系统和多处理器系统 2.1.2寄存器 2.1.3特权指令与非特权指令 2.1.4处理器状态 2.1.5程序状态字寄存器,2.1.1单处理器和多处理器系统,计算机系统的核心是中央处理器 单处理器系统：一个计算机系统只包括一个运算处理器。 多处理器系统：一个计算机系统有多个运算处理器。,从串型到并行,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，每条指令的

2、执行也是串行的。 提高计算机处理速度，首先发展起来的是联想存储器系统和流水线系统， 前者提出了数据驱动的思想，后者解决了指令并行执行问题，都是计算机并行化发展的例子。,计算机系统结构分类,单指令流单数据流（SISD）：一个处理器在一个存储器中的数据上执行单条指令流 单指令流多数据流（SIMD）：单条指令流控制多个处理单元同时执行，每个处理单元包括处理器和相关的数据存储，一条指令控制了不同的处理器对不同的数据进行操作 多指令流单数据流（MISD）：一个数据流被传送给一组处理器，通过处理器上不同指令操作最终得到处理结果 多指令流多数据流（MIMD）：多个处理器对各自不同的数据集同时执行不同的指令流

3、。又可分为共享内存紧密耦合系统和内存分布松散耦合系统两大类,2.1.2寄存器,计算机系统的处理器包括一组寄存器，其个数根据机型的不同而不同，它们构成了一级存储，比主存容量小 ，但访问速度快。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。,通用寄存器数据寄存器 基地址寄存器I/O地址寄存器 I/O缓冲寄存器控制寄存器 其他寄存器,2.1.3特权指令与非特权指令(1),计算机的基本功能是执行程序，最终被执行的程序是存储在内存中的机器指令程序。 处理器根据程序计数器(PC)从内存中取指令到指令寄存器并执行它，PC将自动增长或改变为转移地址指明下条执行的指令。,特权指令与非特权指令(

4、2),机器指令的集合称指令系统，反映了一台机器的功能和处理能力。指令分为以下五类： (1)数据处理类指令； (2)转移类指令； (3)数据传送类指令； (4)移位与字符串指令； (5)I/O类指令。,特权指令与非特权指令(3),从资源管理和控制程序执行的角度出发，必须把指令系统中的指令分作两部分：特权指令和非特权指令。 特权指令是指只能提供给操作系统的核心程序使用的指令，如启动I/O设备、设置时钟、控制中断屏蔽位、清内存、建立存储键，加载PSW等。,2.1.4处理器状态(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? 处理器状态标志和设置处理器成不同状态。 管理状态（特权状

5、态、系统模式、特态或管态）和用户状态（目标状态、用户模式、常态或目态）。,处理器状态(2),处理器处于管理状态时，程序可以执行全部指令，使用所有资源，具有改变处理器状态的能力；处理器处于用户状态时，程序只能执行非特权指令。 Intel Pentium的处理器状态有四种，支持4个保护级别，0级权限最高，3级权限最低 。,2.1.5程序状态字寄存器(1),计算机如何知道当前处于何种工作状态？这时能否执行特权指令？通常操作系统都引入程序状态字PSW（Program Status Word）来区别不同的处理器工作状态。,IBM360/370系列计算机程序状态字的基本格式,程序状态字寄存器(1),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，每个处理器都设置一个PSW寄存器。程序占有处理器执行，它的PSW将占有PSW寄存器。,程序状态字寄存器(2),PSW寄存器包括以下内容： 程序基本状态：(1)程序计数器；(2)条件码；(3）处理器状态位。 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。,程序状态字寄存器(3),状态标志：使得一条指令的执行结果影响后面的指令。 算术运算指令使用溢出标志，符号标志，结果为零标志，辅助进位标志，进位标