【操作系统学习笔记2】——操作系统运行机制和体系结构&中断和异常

114 阅读2分钟

小知识,大挑战!本文正在参与“程序员必备小知识”创作活动。

操作系统运行机制和体系结构

指令

cpu的指令分为特权指令和非特权指令

非特权指令

比如说加减乘除这样的操作,这些指令指令了对其他用户的信息不会有什么改变

特权指令

比如内存清零指令,这种可能会改变用户信息,需要很高的权限

cpu如何判断当前是否可以执行特权指令?

使用程序状态寄存器psw中的某个标志位来看当前处理器处于一个什么状态,0为用户态,1为核心态

处理器的运行状态

用户态

只能执行非特权指令

内核态

既能执行特权指令也能执行非特权指令

内核体系结构

大内核体系结构

时钟管理

中断处理

原语(执行具有原子性的特殊程序)

对系统资源进行管理的功能(进程、存储、设备)

微内核体系结构

在微内核体系结果下对系统资源进行管理这一部分不包括在里面

image.png

二者的对比

大内核效率高,结构混乱,不方便管理。

微内核效率低(需要频繁在用户态和内核态之间切换),结构清晰,方便管理

中断和异常

什么是中断?

中断是为了让多道程序并发执行的一种技术,由于中断的产生,cpu可以暂停执行当前进程根据操作系统的调度执行其他进程。这样就实现了多个进程并发执行。

中断的概念和作用

  • 中断发生时,操作系统会介入管理

  • 中断发生时,处理器会立刻从用户态变成内核态(也是唯一途径)

中断的分类

中断分为内部中断和外部中断

image.png

其中内部中断又有一种分类方法

image.png

外中断的处理过程

1.每条指令执行完毕,cpu会检查是否有中断信号

2.cpu接收到中断信号时保护原来进程的cpu环境,立刻从用户态切换到内核态。

3.操作系统根据接收到的中断指令进行处理

4.恢复原进程的cpu环境并且结束中断,返回原程序继续执行。