嘿嘿
愚人節快樂啊，再高興也不能忘記上阿豬的車學習啊，記住我們是有夢想的人，怎能忘記學習，小車要啓動了，跟好了走起
操作系統的運行環境（三）
目錄
一、操作系統的運行機制
二、中斷和異常的概念
三、系統調用
四、習題精選
一、操作系統的運行機制
計算機上運行程序，不需要向操作系統預訂運行時間，需要確定起始地址，從這裏開始執行
在計算進系統中，內核通常執行兩種不同性質的程序：
（1）操作系統內核程序（管理者）
（2）用戶自編程序（應用程序）
CPU狀態：0核心態，1用戶態
從核心態到用戶態的轉換是由操作系統程序執行後完成的，而用戶態到核心態的轉換是由硬件完成的
運行操作系統代碼，在覈心態
內核是計算機的底層軟件，是計算機功能的延伸。操作系統內核包括4方面內容：
-
時鐘管理
時鐘功能計時，操作系統通過時鐘管理，向用戶提供標準的系統時間。另外通過時鐘中斷管理，可以實現進程的切換 -
中斷機制
目的：提高多道程序運行環境中CPU的利用率，現代操作系統靠中斷驅動的軟件
中斷機制中，只有一小部分功能屬於內核，他們負責保護和恢復中斷現場的信息，轉移控制權到相關的處理程序，這樣可以減少中斷的處理時間，提高系統的並行處理能力 -
原語
原語的直接方法是關閉中斷，把有以下特點的程序叫做原語：
（一）處於操作系統的最底層，是最接近硬件的部分
（二）這些程序的運行具有原子性，其中操作只能一氣呵成
（三）這些程序的運行時間都較短，而且調用頻繁 -
系統控制的數據結構及處理
爲了實現有效管理，系統需要一些基本操作，常見操作有：
（一）進程管理。進程狀態管理、進程調度和分配、創建與撤銷進程控制塊
（二）存儲器管理。存儲器的空間分配和回收、內存信息保護程序、代碼對換程序
（三）設備管理。緩衝區管理、設備分配和回收
二、中斷和異常的概念
（1）定義
中斷（interruption）:外中斷
異常（exception）：內中斷
訪問中斷：應用程序在用戶態下要使用特權指令引起的中斷
內部異常可以分爲：故障（fault）、陷阱（trap）、終止(abort)
（2）中斷處理過程
I/O指令需要中斷操作，中操作必須在覈心態執行，進入中斷處理的程序是操作系統程序
三、系統調用
系統調用就是用戶在程序中調用操作系統所提供的的一些子功能
系統調用按照功能分爲以下幾類：
- 設備管理：完成設備的請求或解釋，以及設備啓動等功能
- 文件管理：完成文件的讀寫創建及刪除等功能
- 進程控制：完成進程的創建、撤銷、阻塞、喚醒
- 進程通信：完成進程之間的消息傳遞或信號傳遞等功能
- 內存管理：完成內存分配、回收、獲取作業佔用內存區大小及始址
系統調用的處理需要由操作系統內核程序負責完成，運行在覈心態
系統調用，使用命令指令，該命令經過編譯後，形成若干參數和陷入（trap）指令
功能：操作系統向用戶提供接口
操作系統是一層接口，對上層提供服務，對下層進行抽象
進程調度不需要硬件的支撐
系統調用執行過程
傳遞系統調用參數–》執行陷入（trap）指令–》執行相應服務程序–》返回用戶態
由用戶態進入核心態，不僅狀態會切換，而且所用的堆棧也可能需要由用戶堆棧切換爲系統堆棧，但這個系統堆棧也是屬於該進程的
四、習題精選
例題一
下列選項中，在用戶態執行的是（A）
A、命令解釋程序
B、缺頁處理程序
C、進程調度程序
D、時鐘中斷處理程序
解析：A和D都屬於中斷，在覈心態執行，進程調度室操作系統內核進程，無需用戶干預，在覈心態執行；命令解釋器屬於命令接口，可以面對用戶
例題二
下列不可能在用戶態發生的事件（C）
A、系統調度
B、外部中斷
C、進程切換
D、缺頁
解析：系統調用、外部中斷髮生在用戶態，被調用程序在覈心態執行。進程切換屬於系統調用過程中執行的事件，只能發生在覈心態。缺頁產生後，在用戶態發生缺頁中斷，然後進入核心態進入缺頁中斷服務
例題三
CPU處於核心態時，他可以執行的指令（除“訪管”指令的全部指令）。
解析：訪管指令在用戶態下使用嗎，是應用程序“自願進管”的手段，用戶態下不能執行特權指令。在覈心態下，CPU可以執行指令系統中的任何指令
知識點：
1.特權指令僅能由操作系統使用的指令
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