操作系统的运行环境

1、第2章 操作系统的运行环境操作系统的运行环境主要包括系统的硬件环境和由其他的系统软件组成的软件环境，以及操作系统和使用它的人之间的关系。第2章内容提要q硬件环境CPU：单/多机，管态/目态，PSW，寄存器MEM：分块，保护缓冲技术：解决CPU与设备的工作速度不匹配问题中断：概念，作用，类型，设施，响应，现场保护，处理，返回时钟：功能，绝对/相对时钟，时钟队列(见p.29）q软件环境：重定位，静态/动态重定位q人机接口：非联机：作业控制联机：终端命令，GUIq本章习题硬件环境：CPUq为什么需要特权指令和管态/目态q程序状态字PSW：上次运行结果的标志位，CPU状态（管态/目态），中断屏蔽位，自

2、陷，程序计数器PC等。在下面的例子中，T是自陷位，S标志管态/目态，I1、I2、I3是中断屏蔽位，N、Z、V、C分别标志上条指令执行结果的不同特征TSI1 I2 I3N Z V C硬件环境：主存储器q存储器的类型：读写型；只读型q存储器的编址：字节；字q存储分块：资源管理和保护的基本单元q存储保护界地址寄存器：上界+长度，上界+下界存储键：块带锁，PSW带钥。见p.23,图2.3缓冲技术q如果直接在用户存区和I/O设备之间进行数据交换，将会出现什么问题？q缓冲技术：速度匹配，减少传输次数I/O设备双缓冲区用户存区数据数据硬件环境：中断技术q中断的概念q中断的作用：提高系统效率和实时能力q中断类

3、型与中断逻辑：输入/输出和外部中断，程序中断，机器故障中断，访管q中断响应：中断源和中断寄存器，中断屏蔽，CPU中断查询，中断向量q中断现场保护：硬件和软件的分工见p.27图2.5和p.26图2.6q中断处理与恢复现场IBM-PC中断逻辑与中断源非屏蔽中断请求中断逻辑中断指令INTn溢出中断INT0除法错误中断单步中断中断控制器可屏蔽中断请求AND开中断AND指令结束中断操作中断处理IPCSPSW New(IP) New(CS) : :Old(IP)Old(CS)Old(PSW) 新栈顶中断指针中断处理过程示意图进程A磁盘驱动进程C中断多重中断由硬件将现场保护到“当前堆栈”由读盘系统调用保护进

4、程A的现场或由进程A所请求设备的中断处理程序将进程C的中断现场保护到进程C的进程表中恢复磁盘驱动进程的现场保护到临时堆栈和从临时堆栈恢复现场消息进程调度12543768软件环境q作业和进程：p.30图2.8q重定位为什么要重定位绝对地址和相对地址，逻辑空间静态重定位：编译，连接，装入（参见p.33,图2.10和图2.11）动态重定位：页面，段为什么需要重定位?A进程A进程A进程B进程空闲区C进程C进程C进程空闲区空闲区空闲区D进程绝对和相对地址，物理和逻辑空间Load 1, 6Add 1, 8Store 1, 10ABLoad 1, 106Add 1, 108Store 1, 110AB相对地址(它的集合组成逻辑空间)绝对地址(它的集合组成物理空间)功能:A+B后存入100102104106108人机接口环境q程序接口q操作员接口非交互：作业控制语言（已经过时）交互：终端命令：记忆并键入；系统访问、程序运行、程序开发、文件操作、资源分配、系统管理GUI：选择并点取（目前最普及）系统调用在程序中的位置A进程B进程C进程空闲区执行系统调用核心态（管态）（目态）用户态（目态