中斷機制
中斷機制是操作系統中極爲重要的一個部分。操作系統在管理輸人輸出設備時,在處理外部的各種事件時,都需要通過中斷機制進行處理。所以也有人把操作系統稱爲是由“中斷驅動”或者“(中斷)事件驅動”的。由於中斷機制的實現必須依靠相關的硬件支持,所以硬件中斷裝置是操作系統運行環境中的一個極爲重要的組成部分。中斷的實現是硬件中斷裝置和相應的中斷處理軟件共同完成的。在本節中,首先介紹中斷的概念,然後敘述中斷系統的工作原理,最後分析中斷處理的過程。
中斷和異常
最早中斷和異常並沒有區分,都把它們叫作中斷。隨着它們的發生原因和處理方式的差別愈發明,顯,纔有了現在的中斷和異常之分。
中斷是由外部事件引發的,而異常則是由正在執行的指令引發的。
典型的中斷
無論是哪種計算機都有很多中斷源,不同的素統依據這些中斷源引起的中斷特點等方面的不同,劃分爲若干個不同中斷類型。這種分類在不同的系統中往往差異比較大。典型的中斷包括:
1)時鐘中斷,由處理器內部的計時器產生,允許操作系統以一定規律執行函數,如時間片到時、硬件實時鐘到時等;
2)輸入輸出(1/0)中斷,由10控制器產生,用於通知一個10操作的正常完成或者發生的錯誤;
3)控制檯中斷,如系統操作員通過控制檯發出命令等;
4)硬件故障中斷,由掉電、存儲器校驗錯等硬件故障引起等。
異常發生的時間以及位置具有確定性,典型的異常包括:
1)程序性中斷,在某些條件下由指令執行結果產生,例如算術溢出、被零除、目態程序試圖執行非法指令、訪問不被允許訪問的存儲位置、虛擬存儲中的缺頁等;
2)訪管指令異常,目的是要求操作系統提供系統服務。
由於中斷與異常的硬件機制工作原理類似,爲方便起見,之後的敘述中以中斷涵蓋兩個概念。
按中斷功能分類：
1、 輸入輸出中斷
輸入輸出中斷時當外部設備或通道操作正常結束或發生某種錯誤時發生的中斷。例如：I/O傳輸出錯、I/O傳輸結束等。
2、 外中斷
對某中央處理機而言，他的外部非通道式裝置所引起的中斷稱爲外部中斷。
例如：時鐘中斷、操作員控制檯中斷、多機系統中CPU到CPU的通信中斷。
3、 機器故障中斷
當機器發生故障時所產生的中斷叫硬件故障中斷。例如:電源故障、通道與主存交換信息是主存儲錯、從主存取指令出錯、取數據錯、長線傳輸時的奇偶校驗錯等。
4、程序性中斷
在現行程序執行過程中，發現了程序性的錯誤或出現了某些程序的特定狀態而產生的中斷稱爲程序性中斷。這些程序性錯誤有定點溢出、十進制溢出、十進制數錯、地址錯、用戶態下用核態指令、越界、非法操作等。程序的特定狀態包括逐條指令跟蹤、指令地址符合跟蹤、轉態跟蹤、監視等。
5、訪管中斷
對操作系統提出某種需求（如請求I/O傳輸、建立進程等）時所發出的中斷稱爲訪管中斷。
按中斷方式分類
1、強迫性中斷
2、自願中斷
輸入輸出中斷、外中斷、機器故障中斷、程序性中斷屬於強迫性中斷。訪管中斷屬於自願中斷。
操作系統(2017年版) 陳向羣、孫衛真
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視頻教程
操作系統(2017年版)
發佈時間：2017-11-29
課程代碼： 02326
教材名稱： 操作系統(2017年版)
學 分： 5分
主 編： 陳向羣、孫衛真
出 版 社： 機械工業出版社
版 次： 2017年版
開 本： 16 開
定 價： 37.00元
適用專業：
B080702 計算機及應用 B080708 計算機通信工程
教材簡介：
本教材是全國高等教育自學考試計算機及應用專業（獨立本科段）和計算機通信工程專業（獨立本科段）必考課程指定教材，按照該課程2017年修訂的自學考試大綱進行編寫。
教材講述了計算機操作系統的基本概念、基本結構、工作原理和實現技術。旨在使該專業考生熟悉計算機操作系統與硬件的關係，掌握併發、共享、虛擬和異步等操作系統的基本特徵，具備一定的解決在實際工作生活中使用計算機及計算機通信所遇到的各種問題，爲從事計算機相關領域的工作打下紮實的理論基礎。
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