内核1操作系统的结构类型.PPT

* * * * * * * * * * * * * * 19 在中断的那一时刻能确保程序继续运行的有关信息。 ⅰ 后继指令所在主存的单元号 ⅱ 程序运行所处的状态 ⅲ 指令执行情况 ⅳ 程序执行的中间结果等 (1) 保护现场和恢复现场 ① 现场 操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理 20 当中断发生时，必须立即把现场信息保存在主存中，这一 工作称之为保护现场。 ② 保护现场 程序重新运行之前，把保留的该程序现场信息从主存中送 至相应的指令计数器、通用寄存器或一些特殊的寄存器中。 完成这些工作称为恢复现场。 ③ 恢复现场 操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理 21 指令地址、指令执行情况、处理机状态、应屏蔽的中断等。 ⅰ IBM 370 机 程序状态字内容 ? PSW寄存器 ⅱ IBM PC 机 程序状态字内容 ? CS IP 指令地址 flag 标志寄存器 ⅲ PDP 11系列机 程序状态字内容 ? PC 指令计数器 PS 处理器状态寄存器 (2) 程序状态字 (psw) ① 定义 反映程序执行时机器所处的现行状态的代码。 ② 内容 ③ 程序状态字的例 操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理 22 中断响应是当中央处理机发现已有中断请求时，中止现行 程序执行，并自动引出中断处理程序的过程。 指令计数器 系统 堆栈 中断 向量表 处理机状态寄存器 继续执行 中断进入 中断 返回 中断信号 正在执行 的程序 中断处 理程序 中断响应所需的硬件支持 (3) 什么是中断响应 (4) 中断响应所需的硬件支持 操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理 23 ① 保留程序断点及处理机 有关信息 ② 自动转入相应的中断处 理程序执行 中断处理程序的PC 中断处理程序的PS 主存 PC PS PC PS 堆栈 堆栈栈 顶指针 (4) (1) (2) (3) 交换指令地址及处理机 的状态信息 中断响应过程示意图 (5) 中断响应过程 (6) 中断响应的实质 操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理 24 当硬件完成了中断进入过程后，由相应的中断处理程序得到 控制权，进入了软件的中断处理过程。 软件的中断处理过程如图所示。 保留被中断程序的现场 进入相应的中断服务例程 恢复被中断程序的现场 中断 返回 中断进入 k+0 现行程序 k+1 软件中断处理过程示意图 4. 软件中断处理 操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理 必要的硬件支持 操作系统的结构和硬件支持——中断及其处理 主存储器（主存、内存）： 处理机能直接访问的存储器称为主存储器，用来存放正在或将要执行的系统和用户程序和数据以及程序执行时要求的临时存储空间。 只读存储器ROM(Read-only memory)： ROM称为BIOS，用来存放基本的I/O程序。 随机访问存储器 RAM（random access memory) 辅存储器（辅存、外存）： 处理机不能直接访问的存储器，如磁盘、磁带、光盘等，用来存放大量的数据信息。 存储器 DMA(Direct Memory Access) Operation of a DMA transfer Clocks - Clock Hardware 时钟硬件 实时时钟（Real Time Clock，RTC） 可编程间隔定时器（Programmable Interval Timer，PIT） 时间戳计数器（Time Stamp Counter，TSC）。 Clocks - Clock Hardware A programmable interval clock Clocks - Clock Hardware（续） Programmable interval clock的工作模式 One-shot mode Square-wave mode 时钟滴答(Clock tick) 周期性地发生时钟中断（可编程设置间隔） Clocks - Clock Hardware （续） 实时时钟RTC 在PC机断电后仍能保存时间 通过主板上的电池供电；通常与CMOS RAM集成到一块芯片上，也称为 CM