向量中断（续） - 多库文档.ppt

第二章 操作系统的逻辑结构 (一) 操作系统虚拟机 (二) 操作系统逻辑结构 (三) 基本硬件结构 (四) 中断技术 (一) 操作系统虚拟机 1. 什么是操作系统虚拟机 在裸机上配置了操作系统程序后就构了操作系统虚拟机 在操作系统上再配置各种应用程序就构成了更高层次的虚拟机 操作系统的核心在裸机上运行 用户程序在扩充后的机器上运行 2. 操作系统虚拟机的指令系统 操作系统虚拟机的指令系统，又称为操作命令语言。包括： (1) 操作命令(又称命令接口) ? 作业控制语言 ? 键盘命令 ? 图形化用户界面 (2) 系统功能调用(又称程序接口) 操作系统虚拟机的功能通过它提供的命令来体现。 操作系统的结构 无结构（整体式结构） 层次式结构 客户/服务器结构 整体式结构 操作系统的整体式结构又叫模块组合法，早期操作系统(如IBM操作系统)采用这种结构设计方法。这种类型的操作系统由多个模块构成，各模块可相互调用。 层次式结构 层次式结构是把操作系统划分为内核和若干模块（或进程），这些模块（或进程）按功能的调用次序排列成若干层次，各层之间只能是单向依赖或单向调用关系，这样不但系统结构清晰，而且不构成循环。 分层操作系统结构 层次式结构（续） 层次结构的优点：整体问题局部化，系统的正确性可通过各层正确性来保证。增加、修改或替换层次不影响其他层次，有利于系统的维护和扩充。 层次结构是分层单向依赖的，必须要建立模块（进程）间的通信机制，系统花费在通信上的开销较大，系统的效率也就会降低。 客户/服务器结构 客户/服务器结构的思想是将操作系统分成两大部分： 一部分是运行在用户态并以C/S方式活动的进程； 另一部分是运行在核心态的内核。 客户/服务器结构（续） 每个进程实现一类服务，称服务器进程(如文件服务、进程管理服务、存储管理服务、网络通信服务等)。它的任务是检查是否有客户提出服务请求，如果有请求则在满足客户的要求后返回结果，于是，用户进程与服务器进程形成了C/S关系。 客户/服务器结构（续） 运行在核心态的内核把该消息传给服务器；服务器执行相应操作，再通过内核用消息把结果返回给用户。内核只实现极少任务，主要起信息验证、交换的作用，因而，称微内核(Microkernel)，这种结构也就称为客户/服务器与微内核结构。 客户/服务器结构（续） 微内核结构的优点有： 1）一致性接口 2）可扩充性 3）可移植性 4）可靠性 5）支持分布式系统 6）支持面向对象的操作系统 (三) 基本硬件结构 一、中央处理器 二、存储器 三、时钟 特权指令集 计算机的基本功能是执行程序，最终被执行的程序是存储在内存中的机器指令程序。 处理器根据程序计数器(PC)从内存中取指令到指令寄存器并执行它，PC将自动增长或改变为转移地址指明下条执行的指令。 1. 特权指令集（续） 特权指令包括： 改变机器状态的指令 允许/禁止中断 修改特殊寄存器的指令 涉及外部设备的输入/输出指令 任务上下文切换 停止CPU工作 一、中央处理器（续） 2. 为什么要区分处理机的状态 系统中有两类程序： 操作系统核心程序 用户程序 管理系统资源 使用资源，提出申请 控制程序运行 被控制 可以用特权指令 不能使用特权指令 中央处理器怎么知道当前是操作系统还是一般用户程序在运行呢? 采用的办法就是区分处理机的工作状态。 一、中央处理机（续） 3. 什么是处理机状态 中央处理器的工作状态，当前它正在执行哪类程序，决定处理机的态。 4. 处理机的态的类别 核态/管态 用户态/目态 核态/管态 核态(Kernel mode)/管态 (Supervisor mode) 指操作系统的管理程序执行时机器所处的状态。使用全部指令(包括一组特权指令)；使用全部系统资源(包括整个存储区域)。 有的系统中设置管态(访问用户资源，不能修改机器状态)。 用户态/目态 用户态(User mode)/目态(Object mode)指用户程序执行时机器所处的状态。在此状态下禁止使用特权指令，不能直接取用资源与修改机器状态，并且只允许用户程序访问自己的存储区域。 核心态与用户态的区别 5. 处理机状态的切换 用户态转到核态 用户程序访问系统资源 中断 系统异常 核态转到用户态 执行用户程序 6. 实例操作系统的分态 DOS系统 不分态 Windows系统 现分为两态——0环（系统态）和3环（用户态），还有1、2环预留 Unix系统（Linux）系统 分为三态——00（核态），01（管态），11（用户态） 二、存储器 主存储器（主存、内存） CPU能直接访问的存储器称为主存储器，用