操作系统硬件基础

第二讲计算机系统硬件基础概述中央处理器（CPU）存储系统中断机制I/O系统系统调用内容目录讨论操作系统对运行硬件环境的要求讨论操作系统设计者考虑的硬件问题中央处理器（CPU）存储系统中断机制I/O系统时钟以及时钟队列操作系统的硬件环境概述任何系统软件都是硬件功能的延伸操作系统直接依赖于硬件条件OS的硬件环境以较分散的形式同各种管理相结合实现操作系统时必须理解的计算机基本结构操作系统管理的重要资源计算机系统的组成ProcCachesBussesMemoryI/ODevices:ControllersadaptersDisksDisplaysKeyboardsNetworksPentiumIVChipset计算机的系统结构图课程导论主板中的北桥/南桥芯片北桥芯片主板芯片组的核心芯片，也称为主桥主要负责与CPU的联系，控制内存、AGP等数据传输计算量大、数据传输量大，因此放置在与CPU相近的位置以保证传输速度和能源低耗南桥芯片负责各类低速I/O总线以及I/O设备的管理负责控制时钟、BIOS、电源、键盘、网卡等各类低速设备相比北桥芯片，南桥芯片工作量较小、散热量小北桥与南桥连接南桥芯片不与CPU直接通信，通过特定的连接方式与北桥芯片连通例如Intel的HubArchitecture、SIS的MultiThreaded概述中央处理器（CPU）存储系统中断机制I/O系统系统调用内容目录课程导论CPU算术协处理器8KB一级高速缓存80486DX结构Pentium结构CPU1算术协处理器16KB一级高速缓存CPU2PentiumPro结构CPU1算术协处理器16KB一级高速缓存CPU2CPU3256KB二级高速缓存PentiumPro结构CPU1算术协处理器32KB一级高速缓存CPU2CPU3512KB二级高速缓存IntelCPU的结构框图AMD双核vsIntel双核专门设计了一系列基本机制：-具有特权级别的处理器状态，能在不同特权级运行的各种特权指令-硬件机制使得OS可以和普通程序隔离实现保护和控制中央处理器（CPU）CPU的构成与基本工作方式

处理器由运算器、控制器、一系列的寄存器以及高速缓存构成运算器实现指令中的算术和逻辑运算，是计算机计算的核心控制器负责控制程序运行的流程，包括取指令、维护CPU状态、CPU与内存的交互等等寄存器是指令在CPU内部作处理的过程中暂存数据、地址以及指令信息的存储设备在计算机的存储系统中它具有最快的访问速度高速缓存处于CPU和物理内存之间一般由控制器中的内存管理单元（MMU：MemoryManagementUnit）管理访问速度快于内存，低于寄存器利用程序局部性原理使得高速指令处理和低速内存访问得以匹配，从而提高CPU的效率处理器中的寄存器寄存器提供了一定的存储能力速度比主存快得多造价高，容量一般都很小两类寄存器：用户可见寄存器，高级语言编译器通过算法分配并使用之，以减少程序访问主存次数控制和状态寄存器，用于控制处理器的操作由OS的特权代码使用,以控制其他程序的执行用户可见寄存器机器语言直接引用包括数据寄存器、地址寄存器以及条件码寄存器数据寄存器（dataregister）又称通用寄存器主要用于各种算术逻辑指令和访存指令地址寄存器（addressregister）用于存储数据及指令的物理地址、线性地址或者有效地址，用于某种特定方式的寻址。如indexregister、segmentpointer、stackpointer条件码寄存器保存CPU操作结果的各种标记位如算术运算产生的溢出、符号等等控制和状态寄存器用于控制处理器的操作大部分对于用户是不可见的一部分可以在某种特权模式（由OS使用）下访问常见的控制和状态寄存器:程序计数器（PC：ProgramCounter），记录将要取出的指令的地址指令寄存器（IR：InstructionRegister），包含最近取出的指令程序状态字（PSW：ProgramStatusWord），记录处理器的运行模式信息等等1.2、特权指令和非特权指令特权指令：只能由操作系统使用的指令使用多道程序设计技术的计算机指令系统必须要区分为特权指令和非特权指令处理器通过特殊的机制将处理器状态切换到操作系统运行的特权状态（管态）•CPU如何知道当前运行的是操作系统还是一般应用软件？有赖于处理器状态的标识1.3、处理器的状态根据运行程序对资源和机器指令的使用权限将处理器设置为不同状态多数系统将处理器工作状态划分为管态和目态管态：操作系统管理程序运行的状态，较高的特权级别，又称为特权态（特态）、核心态、系统态目态：用户程序运行时的状态，较低的特权级别，又称为普通态（普态）、用户态有些系统将处理器状态划分核心状态、管理状态和用户程序状态（目标状态）三种实例：x86系列处理器（1）386、486、Pentium系列都支持4个处理器特权级别（特权环：R0、R1、R2和R3）从R0到R3特权能力依次降低R0相当于双状态系统的管态R3相当于目态R1和R2则介于两者之间，它们能够运行的指令集合具有包含关系：各个级别有保护性检查（地址校验、I/O限制）特权级别之间的转换方式不尽相同四个级别运行不同类别的程序：R0-运行操作系统核心代码R1-运行关键设备驱动程序和I/O处理例程R2-运行其他受保护共享代码，如语言系统运行环境R3-运行各种用户程序现有基于x86处理器的操作系统，多数UNIX、Linux以及Windows系列大都只用了R0和R3两个特权级别实例：x86系列处理器（2）

在PSW中专门设置一位，根据运行程序使用指令的权限而设置CPU状态CPU的工作状态码——指明管态还是目态，用来说明当前在CPU上执行的是操作系统还是一般用户，从而决定其是否可以使用特权指令或拥有其他的特殊权力条件码——反映指令执行后的结果特征中断屏蔽码——指出是否允许中断程序状态字PSW(ProgramStatusWord)微处理器M68000的程序状态字条件位：C：进位标志位 V：溢出标志位Z：结果为零标志位 N：结果为负标志位I0–I2：三位中断屏蔽位S：CPU状态标志位，为1处于管态，为0处于目态T：陷阱（Trap）中断指示位为1，在下一条指令执行后引起自陷中断CF：进位标志位ZF：结果为零标志位SF：符号标志位OF：溢出标志位标准条件位：TF：陷阱标志位IF：中断允许（中断屏蔽）标志位VIF：虚拟中断标志位VIP：虚拟中断待决标志位IOPL：IO特权级别

微处理器Pentium的程序状态字目态→管态唯一途径是中断管态→目态设置PSW(修改程序状态字)可实现CPU状态的转换概述中央处理器（CPU）存储系统中断机制I/O系统系统调用内容目录存储系统支持OS运行硬件环境的一个重要方面：作业必须把它的程序和数据存放在内存中才能运行多道程系统中，若干个程序和相关的数据要放入内存操作系统要管理、保护程序和数据，使它们不至于受到破坏操作系统本身也要存放在内存中并运行

存储器的类型半导体存储器实现内存存储器芯片的内部组织结构静态存储器（SRAM）异步动态随机存储器（DRAM）同步动态随机存储器（SDRAM）双倍数据速率SDRAM（DDRSDRAM）（开放标准）Rambus公司的SDRAM只读型存储器ROM（Read-OnlyMemory）：只能从其中读取数据，但不能随意用普通方法写入数据（写入数据只能用特殊方法）在微机中，一些常驻内存的模块以微程序形式固化在ROM中，如:PCBIOS和CBASIC解释程序被固化于ROM中PROM：可编程只读存储器，使用特殊PROM写入器写入数据EPROM：电可擦写可编程只读存储器，用特殊的紫外线光照射此芯片，以“擦去”信息，恢复原来状态，再使用特殊EPROM写入器写入数据闪存（flashmemory）存储器的类型存储器的层次结构存储系统设计三个问题：容量、速度和成本容量：需求无止境速度：能匹配处理器的速度成本问题：成本和其他部件相比应在合适范围之内容量、速度和成本三个目标不可能同时达到最优，要作权衡存取速度快，每比特价格高容量大，每比特价格越低，同时存取速度也越慢解决方案：采用层次化的存储体系结构当沿着层次下降时每比特的价格将下降，容量将增大速度将变慢，处理器的访问频率也将下降层次化的存储体系结构存储访问局部性原理提高存储系统效能关键点：程序存储访问局部性原理程序执行时，有很多的循环和子程序调用，一旦进入这样的程序段，就会重复存取相同的指令集合对数据存取也有局部性，在较短的时间内，稳定地保持在一个存储器的局部区域处理器主要和存储器的局部打交道在经过一段时间以后，使用的代码和数据集合会改变存储分块存储最小单位:“二进位”，包含信息为0或1最小编址单位:字节，一个字节包含八个二进位主流个人电脑主存:128MB～512MB之间辅助存储器:在20GB～70GB工作站、服务器主存:512MB～4GB之间硬盘容量:数百GB为简化分配和管理，存储器分成块,称一个物理页（Page）块的大小：512B、1K、4K、8K

对主存中的信息加以严格的保护，使操作系统及其他程序不被破坏，是其正确运行的基本条件之一多用户，多任务操作系统：

OS给每个运行进程分配一个存储区域问题：多个程序同时在同一台机器上运行，怎样才能互不侵犯？如何处理重定位？存储保护设施解决方案依赖于配有特殊硬件的CPU硬件可提供如下功能：界地址寄存器（界限寄存器）存储键地址转换机制保护的硬件支持界地址寄存器（界限寄存器）界地址寄存器被广泛使用的一种存储保护技术机制比较简单，易于实现实现方法：在CPU中设置一对下限寄存器和上限寄存器存放用户作业在主存中的下限和上限地址也可将一个寄存器作为基址寄存器，另一寄存器作为限长寄存器（指示存储区长度）每当CPU要访问主存，硬件自动将被访问的主存地址与界限寄存器的内容进行比较，以判断是否越界如果未越界，则按此地址访问主存，否则将产生程序中断——越界中断（存储保护中断）界地址寄存器存储保护技术存储键每个存储块有一个由二进位组成的存储保护键一用户作业被允许进入主存，OS分给它一个唯一的存储键号并将分配给该作业各存储块存储键也置成同样键号当OS挑选该作业运行时，OS将它的存储键号放入程序状态字PSW存储键（“钥匙”）域中每当CPU访问主存时，都将该主存块的存储键与PSW中的“钥匙”进行比较如果相匹配，则允许访问，否则，拒绝并报警地址转换机制同时有多个程序在内存程序在内存的位置不是固定的而是随机的用户程序A内存用户程序BCPUMMU内存磁盘控制器总线虚拟地址物理地址MMU：内存管理单元地址转换机制虚拟地址（逻辑地址）处理器生成的指令或数据的二进制地址这些地址用硬件和软件结合的方法转换成物理地址MMU：内存管理单元，一种特殊硬件，完成转换工作概述中央处理器（CPU）存储系统中断机制I/O系统系统调用内容目录中断技术中断对于操作系统的重要性就像机器中的驱动齿轮一样所以有人把操作系统称为是由“中断驱动”或者“（中断）事件驱动”它使得OS可以捕获用户程序发出的系统功能调用及时处理设备的中断请求防止用户程序中破坏性的活动等等中断的概念CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应CPU暂停正在执行的程序，保留现场后自动转去执行相应事件的处理程序，处理完成后返回断点，继续执行被打断的程序特点：

1)中断随机的

2)中断是可恢复的

3)中断是自动处理的引入中断的目的解决主机与外设的并行工作问题实现实时控制中断/异常：指系统发生某个异步/同步事件后,处理机暂停正在执行的程序,转去执行处理该事件程序的过程中断的引入：为了开发CPU和通道(或设备)之间的并行操作，当CPU启动通道(或设备)进行输入/输出后，通道便(或设备)可以独立工作了，CPU也可以转去做与此次输入/输出不相关的事情，那么通道(或设备)输入/输出完成后，还必须告诉CPU继续输入/输出以后的事情，通道(或设备)通过向CPU发中断告诉CPU此次输入/输出结束异常引入：用于表示CPU执行指令时本身出现算术溢出、零做除数、取数时的奇偶错，访存指令越界或就是执行了一条所谓“异常指令”（用于实现系统调用）等情况，这时中断当前的执行流程，转到相应的错误处理程序或异常处理程序注意：最早中断和异常并没有区分，都把它们叫做中断。随着它们的发生原因和处理方式的差别愈发明显，才有了以后的中断和异常中断(外中断)异常(内中断)例外I/O中断时钟中断系统调用缺页异常断点指令其他程序性异常(如算术溢出等)中断(狭义)与异常的区别:中断:

与正执行指令无关，可以屏蔽异常:

与正执行指令有关，不可屏蔽广义中断中断系统中断系统是现代计算机系统的核心机制之一硬件和软件相互配合、相互渗透而使得计算机系统得以充分发挥能力的计算模式中断系统的两大组成部分：硬件中断装置和软件中断处理程序中断系统的硬件中断装置-中断系统的机制部分负责捕获中断源发出的中断请求，以一定方式响应中断源，然后将处理器控制权交给特定的中断处理程序软件中断处理程序-中断系统的策略部分负责辨别中断类型并做出相应的操作中断优先级设计原则：一般来说，高速设备的中断优先级高，慢速设备的中断优先级低。因为高速设备的中断被处理机优先响应时，可以让处理机尽快地向它发出下一个I/O请求，提高高速设备的利用率处理机优先级：指出处理机正运行程序的中断响应级别。即当处理机处于某一优先级时，只允许处理机去响应比该优先级高的中断,而屏蔽低于或等于该优先级的中断。可以通过置处理机优先级来通知硬件：屏蔽优先级小于等于处理机优先级的中断中断屏蔽：指禁止处理机响应中断或禁止中断出现中断屏蔽有两种方法：硬件实现——由软件置处理机优先级，硬件按系统设计时的约定，屏蔽那些低优先级中断软件实现——由软件按操作系统优先级约定,设置屏蔽寄存器强迫性中断正在运行的程序所不期望的，由于某种硬件故障或外部请求引起的自愿性中断用户在程序中有意识安排的中断，是由于用户在编制程序时因为要求操作系统提供服务，有意使用“访管”指令或系统调用，使中断发生中断类型强迫性中断输入/输出(I/O)中断：主要来自外部设备通道程序性中断：运行程序中本身的中断(如溢出,缺页中断,缺段中断,地址越界)时钟中断控制台中断硬件故障中断类型自愿性中断执行I/O，创建进程，分配内存信号量操作，发送/接收消息中断类型微机中的中断1.可屏蔽中断（IO中断）2.不可屏蔽中断（机器内部故障、掉电中断）3.程序错误中断（溢出、除法错等中断）4.软件中断（Trap指令或中断指令INT）IBM370中的中断1.机器故障中断：如电源故障，机器电路检验错等2.输入输出中断：输入输出设备和通道数据传输状态）3.外部中断：时钟中断，操作员控制台中断，多机系统中其他机器的通信要求中断，各种外设或传感器发来的实时中断等4.程序中断：程序中的问题引起的中断，如错误地使用指令或数据、溢出等问题，存储保护等5.访管中断：访管指令或陷阱指令（Trap指令）中的操作数规定了要求服务的类型。每当CPU执行访管指令或陷阱指令时，即引起中断并调用操作系统相应的功能模块为其服务CPU如何响应中断,两个问题：

CPU何时响应中断？通常在CPU执行了一条指令以后，更确切地，在指令周期最后时刻接受中断请求，或此时扫描中断寄存器如何知道提出中断请求的设备或中断源？因为只有知道中断源或中断设备，才能调用相应的中断处理程序中断响应

处理器如何发现中断信号？处理器的控制部件中设一个能检测中断的机构称为中断扫描机构在每条指令执行周期的最后时刻扫描中断寄存器，询问是否有中断信号若无中断信号，继续执行下一条指令若有中断，中断硬件将该中断触发器内容按规定编码送入PSW的相应位，称为中断码通过交换中断向量引出中断处理程序中断响应

中断向量：一个存放中断处理程序入口地址和程序运行所需处理机状态字的内存单元硬件按中断号、异常类型的不同通过中断向量表转移中断向量表在有的机器中：将主存最低位128个字保留作为中断向量表，每个中断向量占两个字中断请求的设备接口为了标识自己，向处理器发送一个该设备在中断向量表中表目的地址指针中断响应

典型的中断处理（1）：I/O中断由I/O设备的控制器或者通道发出两类I/O中断：I/O操作正常结束如果要继续I/O操作，需要在准备好以后重新启动I/O，若请求I/O程序正处于等待I/O状态，则应将其唤醒I/O异常需要重新执行失败的I/O操作重试次数有上限，次数过大，系统将判定硬件故障系统多道能力的重要推动力量，时钟中断处理程序通常做与系统运转、管理和维护相关的工作，包括：维护软件时钟：系统有若干个软件时钟，控制定时任务以及进程的处理器时间配额，时钟中断需要维护、定时更新这些软件时钟处理器时间调度：维护当前进程时间片软件时钟，并在当前进程时间片到时以后运行调度程序选择下一个被调度的进程控制系统定时任务：通过软件时钟和调度程序定时激活一些系统任务，如监测死锁、系统记帐、系统审计等实时处理典型的中断处理（2）：时钟中断

硬件故障中断处理程序一般需要做的工作：保存现场，使用一定警告手段，提供些辅助诊断信息在高可靠系统中，中断处理程序还要评估系统可用性，尽可能恢复系统如Windows2000/XP，关键硬件发生故障时，如显示卡损坏，出现系统蓝屏，系统实际上进入相应故障处理程序，发现故障不可恢复，则在屏幕上打印出发生故障时程序位置，并开始进行内存转储（将一定范围的内存内容写上磁盘，是系统故障时的全系统“快照”），备日后故障诊断典型的中断处理（3）：硬件故障中断程序指令出错、指令越权或者指令寻址越界而引发两类处理方法：只能由操作系统的相关扩展功能模块完成多为程序试图作不能做的操作引起的系统保护如访问合法的、但不在内存虚地址内，引发页故障页故障一般会引发OS虚存模块作一个页面换入可由程序自己完成，如一些算术运算错误不同程序可有不同处理方法，所以很多OS提供由用户自己处理这类中断的“绿色通道”系统调试中断（断点中断、单步跟踪）也可被用户程序处理，用以支持各种程序调试典型的中断处理(4)：程序性中断系统服务请求由处理器专用指令（访管指令）激发如x86处理器提供int指令，用来激发软件中断其他不少处理器则提供系统调用指令syscall

执行专用指令的结果是系统被切换到管态，并且转移到一段专门OS程序处开始执行指令格式通常是指令名加请求服务识别号（中断号）OS利用处理器提供的这种接口建立系统服务体系处理器一般不负责定义系统调用所传递的参数格式典型的中断处理(5)：系统服务请求（自愿性中断）DOS：21h号中断的系统服务功能以及参数列表现代操作系统一般不提供直接使用系统调用指令的接口，通常做法：提供一套方便、实用的应用程序函数库（应用程序设计接口API）从应用层面重新封装系统调用屏蔽复杂的系统调用传参问题高级语言接口，有助于快速开发有的系统在更高层面提供系统程序设计模板库和类库

如Windows2000/XP提供封装系统用Win32API和高层编程机制MFC以及ATLLinux提供封装系统调用、符合POSIX标准API和C运行库典型的中断处理(6)：系统服务请求实例设备控制器或其他系统硬件发出中断处理器完成当前指令的执行处理器接受中断处理器将PSW和PC推入系统堆栈处理器根据中断类型读入新的PC值中断系统硬件完成的工作保存进程状态的其余信息进程中断恢复进程状态信息从系统堆栈恢复原PSW和PC中断系统软件完成的工作概述中央处理器（CPU）存储系统中断机制I/O系统系统调用内容目录I/O技术I/O控制使用下面几种技术：程序控制中断驱动直接存储器存取（DMA）通道由处理器提供I/O相关指令来实现I/O处理单元处理请求并设置I/O状态寄存器相关位不中断处理器，也不给处理器警告信息处理器定期轮询I/O单元的状态，直到处理完毕I/O软件包含直接操纵I/O的指令控制指令:用于激活外设，并告诉它做什么状态指令:用于测试I/O控制中的各种状态和条件数据传送指令:用于在设备和主存之间来回传送数据主要缺陷：处理器必须关注I/O处理单元的状态，因而耗费大量时间轮询信息，严重地降低了系统性能程序控制I/O技术中断驱动I/O技术为了解决程序控制I/O方法的主要问题应该让处理器从轮询任务中解放出来使I/O操作和指令执行并行起来具体作法：当I/O处理单元准备好与设备交互的时候通过物理信号通知处理器，即中断处理器DMA技术（1）中断的引入大大地提高了处理器处理I/O的效率当处理器和I/O间传送数据时，效率仍旧不高解决方法：直接存储器访问（DMA：DirectMemoryAccess）通过系统总线中一独立控制单元——DMA控制器自动控制成块数据在内存和I/O单元间的传送大大提高处理I/O的效能DMA技术（2）当处理器需要读写一整块数据时给DMA控制单元发送一条命令包含：是否请求一次读或写，I/O设备的编址，开始读或写的主存编址，需要传送的数据长度等信息处理器发送完命令后就可处理其他事情DMA控制器将自动管理数据的传送当这个过程完成后，它会给处理器发一个中断处理器只在开始传送和传送结束时关注一下就可处理器和DMA传送不完全并行有时会有总线竞争的情况发生处理器用总线时可能稍作等待不会引起中断不引起程序上下文的保存通常过程只有一个总线周期在DMA传送时，处理器访问总线速度会变慢对于大量数据I/O传送，DMA技术是很有价值DMA技术（3）独立于中央处理器，专门负责数据I/O传输的处理机它对外设实现统一管理代替CPU对I/O操作进行控制使CPU和外设可以并行工作通道又称为I/O处理机引入通道的目的:为了使CPU从I/O事务中解脱出来同时为了提高CPU与设备、设备与设备之间的并行度通道时钟时钟为计算机完成以下必不可少的工作：在多道程序运行环境中，为系统发现陷入死循环（编程错误）的作业，防止机时的浪费在分时系统中，间隔时钟实现作业间按时间片轮转在实时系统中，按要求的间隔输出正确时间信号给实时的控制设备（如A／D、D/A转换设备）定时唤醒要求延迟执行的各外部事件（如定时为各进程计算优先数，银行中定时运行某类结账程序等）记录用户使用设备时间和记录某外部事件发生时间记录用户和系统所需要的绝对时间，即年、月、日时钟是操作系统运行的必不可少的硬件设施时钟，实际上都是硬件时钟寄存器，按时钟电路所产生的脉冲数对时钟寄存器进行加1或减1的工作绝对时钟：记录当时时间（年、月、日、时、分、秒）一般来说，绝对时钟准确，当停机时，绝对时钟值仍然自动修改间隔时钟(相对时钟)：通过时钟寄存器实现置上时间间隔初值，每经过一个单位时间，时钟值减1，直到该值为负时，则触发时钟中断，并进行相应中断处理每个脉冲使计数器减1用来装入计数器初值硬件时钟：某个寄存器来模拟(根据脉冲频率定时加1，减1)软件时钟：用作相对时钟，用内存单元来模拟时钟CPU保护：防止进程得到CPU后不放弃控制权解决：分配给每个进程一段时间（时间片）时间片到，发时钟中断，控制权交给操作系统概述中央处理器（CPU）存储系统中断机制I/O系统系统调用内容目录系统调用：用户在程序中调用操作系统所提供的一些子功能这是特殊的过程调用，由特殊的机器指令实现（每种机器的机器指令集中都有一条系统调用指令——访管指令）这条指令将系统转入管态系统调用是一个低级过程，只能由汇编语言直接访问系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口利用系统调用，动态请求和释放系统资源完成与硬件相关的工作以及控制程序的执行等每个操作系统都提供几百种系统调用系统调用......A=A+1printf(...)B=B+A（1）源程序段系统调用简介(2)printf目标代码(3)程序段编译产生的可执行代码(4)操作系统内部代码INT......INTA=A+1B=B+A............INOUT...嵌入后该系统调用的操作系统内部实现代码用户程序函数操作系统凡是与硬件相关、与应用无关的工作，都通过操作系统程序来完成

以I/O设备的硬件接口为例：一般由四种寄存器（地址，数据，状态，控制）或其子集组成任一程序中若要使用I/O设备来输出数据或接受输入必须通过对这四种寄存器读写的I/O机器指令进行需要有一个类似于硬件中断处理的处理机构当用户使用系统调用时，产生一条相应的指令处理机在执行到该指令时发生相应的中断，并发出有关的信号给该处理机构该处理机构在收到了处理机发来的信号后，启动相关的处理程序去完成该系统调用所要求的功能系统调用的处理过程在系统中为控制系统调用服务的机构称为陷入（TRAP）或异常处理机构相对应，把由于系统调用引起处理机中断的指令称为陷入或异常指令（或称访管指令）在操作系统中，每个系统调用都对应一个事先给定的功能号，例如0、1、2、3等，称为系统调用功能号（在陷入指令中必须包括对应系统调用的功能号有些陷入指令中，还带有传给陷入处理机构和内部处理程序的有关参数）必须为实现系统调用功能的子程序编造入口地址表每个入口地址与相应的系统调用执行程序名对应陷入处理程序把陷入指令包含功能号与入口地址表有关项对应,驱动有关子程序执行在系统调用处理结束之后，用户程序需利用系统调用返回结果继续执行保护现场：进入系统调用处理前，陷入处理机构还需保存处理机现场在系统调用处理结束之后，要恢复处理机现场，现场被保护在特定的内存区或寄存器中

systemcall

入口地址表

(1)保护处理现场(2)取系统调用功能号并寻找子程序入口(3)返回A0A1Ai

AnA0A1AiAnSub0Sub1SubiSubn用户程序陷入处理机构系统子程序系统调用的处理过程怎样实现用户程序和系统程序间的参数传递？常用的3种实现方法：由陷入指令自带参数：陷入指令的长度有限的，且还要携带系统调用功能号，只能自带有限的参数通过有关通用寄存器来传递参数：这些寄存器应是系统程序和用户程序都能访问，由于寄存器长度较短，从法传递较多的参数大多在内存中开辟专用堆栈区来传递参数系统功能可分为两部分系统自身所需要的作为服务提供给用户的OS的系统调用:进程控制类系统调用文件操作类系统调用进程通信类系统调用设备管理类系统调用信息维护类系统调用进程管理文件管理目录管理其