使用權 能夠 用戶控制 入口地址 mod 管理程序 kernel 用戶態 user

操作系統的定義

操作系統是一個大型的系統程序。他提供了一種用戶接口方便用戶控制計算機。他負責為應用程序分配和調度軟硬件資源,控制應用程序並發活動,幫助用戶存取和保護信息。

操作系統功能

  1. 進程管理(CPU管理)
  • 進程控制:創建,暫停,喚醒,撤銷
  • 進程調度:調度策略,優先級
  • 進程通信
  1. 內存管理功能
  • 內存分配
  • 內存共享
  • 內存保護
  • 虛擬內存
  1. 設備管理
  • 設備的分配和調度
  • 設備無關性
  • 設備傳輸控制
  • 設備驅動
  1. 文件管理
  • 存儲空間管理
  • 文件操作
  • 目錄操作
  • 文件和目錄的存取權限管理

60年代硬件兩個重大進展

  • 中斷技術:cpu收到外部信號(中斷信號)後,停止當前工作轉去處理外部事件,處理完畢後再回到原來工作中斷處(斷點)繼續工作。
  • 通道技術:專門處理外設和內存之間的數據傳輸的處理機。(外設和內存直接交換數據)

操作系統邏輯結構

CPU態

  1. 支持操作系統最基本硬件架構
  • CPU
  • 內存
  • 中斷
  • 時鐘
  1. CPU態(Mode)
  • CPU工作狀態
  • 對資源和指令使用權限的描述
  1. 態的分類
  • 內核態(Kernel Mode)
能夠訪問所有資源和執行所有指令
管理程序/ OS內核
  • 用戶態(User Mode)
僅能訪問部分資源,其他資源受限
用戶程序
  • 管態(Supervisor Mode):介於內核態和用戶態之間
  1. 用戶態和核態間的轉換
  • 用戶態轉核態
用戶請求OS提供服務
發生中斷
用戶進程產生錯誤(內部中斷)
用戶態企圖執行特權指令
  • 核態轉用戶態
一般是中斷返回:IRET

中斷機制

  1. 中斷定義

  2. 中斷源和中斷類型
  • 中斷源:引起系統中斷的事件。
  • 中斷類型:
強迫型:程序沒有預期,如IO、外部中斷
自願型:程序有預期的,如執行訪管指令
  1. 中斷響應程序
(1)識別中斷源
(2)保護斷點和現場
(3)裝入中斷服務程序的入口地址
(4)進入中斷服務程序
(5)恢復現場和斷點
(6)中斷返回
  1. 中斷響應實質
  • 交換指令執行地址
  • 交換CPU的態

計算機操作系統基礎知識-1