處理器機制

    處理機（處理器）
        中央處理器(CPU):處理器由運算器、控制器、一系列的寄存器)以及高速緩存構成
            寄存器：
                用戶可見寄存器
                控制和狀態寄存器：用於控制處理器的操作通常由操作系統代碼使用
                    程序計數器(pc):記錄將要取出的指令的地址
                    指令寄存器(ir)：記錄最近取出的指令
                    程序狀態字(psw)：記錄處理器的運行狀態如條件碼、模式、控制位等信息
        操作系統對硬件的需求
            從操作系統的特徵考慮：併發、共享----需要保護
            處理器的狀態：
                在程序狀態字寄存器中專門設置一位，根據運行程序對資源和指令的使用權限而設置不同的CPU狀態
                操作系統需要的兩種CPU狀態：
                    內核態:運行操作系統程序
                    用戶態:運行用戶程序
                特權指令:只能由操作系統使用、用戶程序不能使用的指令
                非特權指令:用戶程序可以使用的指令
            x86系列的處理器：
                X86支持4個處理器特權級別：
                    特權環: RO、R1、R2和R3，從R0到R3，特權能力由高到低
                            R0相當於內核態
                            R3相當於用戶態
                            R1和R2介於兩者之間
        CPU之間的轉換
            用戶態--->內核態:
                唯一途徑:中斷/異常/陷入機制
            內核態--->用戶態
                設置程序狀態字PSW
                中斷與異常機制：
                    概念：時CPU對系統發生的某個事件作出的一種反應（事件的發生改變了CPU的控制流）
                    CPU暫停正在執行的程序，保留現場後自動轉去執行相應事件的處理程序，處理完成後返回斷點繼續執行被打斷的程序
                    中斷的引入:
                        爲了支持CPU和設備之間的並行操作
                        當CPU啓動設備進行輸入/輸出後，設備便可以獨立工作,CPU轉去處理與此次輸入/輸出不相關的事情;當設備完成輸入/輸出後,通過向CPU發中斷，報告此次輸入/輸出的結果，讓CPU決定如何處理以後的事情
                    異常的引入：
                        表示CPU執行指令時本身出現的問題
                        如算術溢出、除零、取數時的奇偶錯，訪存地址時越界或執行了“陷入指令”等，這時硬件改變了CPU當前的執行流程，轉到相應的錯誤處理程序或異常處理程序或執行系統調用
                        舉例：
                           1.看書過程中來電話，在所看處放置書籤，然後去打電話，電話打完後在書籤處繼續看書----中斷
                           2.看書過程中來口渴，在所看處放置書籤，然後去打喝水，喝完水後在書籤處繼續看書，口渴----異常
                事件：
                    中斷（外中斷）：
                        I/O中斷：Ctrl+C
                        時鐘中斷：CPU時間片
                        硬件故障：電池沒電
                    異常（內中斷）：（陷入、故障、終止）
                        系統調用
                        頁故障
                        保護性異常
                        斷點指令
                        其他程序異常
                    總結：中斷是CPU的外部事件，異常是CPU內部發生故障
                    中斷與異常工作原理
                        硬件應該幹什麼-----中斷/異常響應：捕獲中斷源發出的中斷/異常請求，以一定的方式響應，將處理器控制權交給特定額的處理程序
                        軟件應該幹什麼-----中斷/異常處理程序：識別中斷/異常類型並完成相應的處理
                        中斷響應：
                            開始---取下一條指令---執行指令---檢查指令（處理中斷）
                            在每條指令執行週期的最後時刻掃描中斷，若有中斷，中斷硬件寄存器，查看是否有將該中斷觸發器內容中斷信號?按規定編碼送入PSW的相應住，稱爲中斷碼，通過查中斷向量表引出中斷處理程序