操作系统硬件础.ppt

系统功能可分为两部分 系统自身所需要的 作为服务提供给用户的 OS的系统调用: 进程控制类系统调用 文件操作类系统调用 进程通信类系统调用 设备管理类系统调用 信息维护类系统调用 进程管理 文件管理 目录管理 其他 系统调用方式（INT）与程序中一般的调用方式的相同点： 改变指令流程 重复执行和公用 改变指令流程后需要返回原处 系统调用方式（INT）与程序中一般的调用方式的不同点： 运行在不同的系统状态 一般过程调用，其调用程序和被调用程序都运行在相同状态：核心态或用户态 系统调用：调用程序在用户态，被调用程序在系统态 状态的转换 一般的过程调用不涉及系统状态的转换，可直接由调用过程转向被调用过程 运行系统调用时，调用和被调用过程在不同系统状态，不允许由调用过程直接转向被调用过程 通过软中断机制先由用户态转换为核心态 在OS核心分析后，转向相应的系统调用处理子程序 返回问题 一般过程调用在被调用过程执行完后，返回调用过程 抢占式调度的系统中，被调用过程执行完后，系统将对所有要求运行的进程进行优先级分析。如果调用进程仍有最高优先级，则返回到调用进程执行 否则，引起重新调度，让优先级最高的进程优先执行。此时，系统把调用进程放入就绪队列 CALL指令的内部实现过程 返回地址压栈（即该CALL指令所在的地址） 将该CALL指令中所含的地址（即被调用代码所在地址）送入PC RET指令的内部实现过程 从栈顶弹出返回地址送入程序计数器PC 进入方式不同 利用int或trap指令进行系统调用；利用call 或 jmp 指令进入普通的过程调用 系统调用是动态调用，而CALL调用方式是静态调用 a. 同一程序中不包含被调用代码 系统调用是动态调用，程序中不包含被调用代码，好处： （1）用户程序长度缩短 （2）当OS升级时，调用方不必改变 b. 系统调用方式的调用地址和返回地址都是不固定的 系统调用指令中不包含调用地址, 只包含功能号 是按功能号（在可执行目标程序中）调用的 在操作系统内部 由系统调用处理程序通过系统调用分支表 （OS的一个数据结构） 将功能号转换为相应的指令地址 . . . 功能号 地址 显 示 打 印 读文件 . . . . . . . . . OS的系统调用分支表 OS代码 显示 打印 读文件 OS 用户程序 INT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 系统调用返回指令中不包括返回地址，通过栈保存和弹出返回地址 系统调用返回地址不固定，因为用户程序在不同的地方调用OS CALL调用方式是静态调用，被调用代码与调用代码在同一程序之内。CALL调用方式，其调用地址是固定的，包含在调用语句中；返回地址是不固定的（同一子程序可能被不同处多次调用），在程序执行过程中通过栈的实现来保存和弹出返回地址 c. 安全接口 INT指令和IRET指令的执行过程中 要处理程序状态字PSW INT指令中要保存用户程序的老PSW 并根据中断向量表设置新PSW IRET指令中要在返回用户程序前恢复用户程序的老PSW 安全接口（续1） 目的：目态、管态的管理 系统态与用户态的转换 由系统在INT指令与IRET指令内部自动完成 没有用一条单独的专门指令 好处：有效地防止在系统态下执行用户程序 * * * * * * * 中断响应 典型的中断处理（1）：I/O中断 由I/O设备的控制器或者通道发出 两类I/O中断： I/O操作正常结束 如果要继续I/O操作，需要在准备好以后重新启动I/O，若请求I/O程序正处于等待I/O状态，则应将其唤醒 I/O异常 需要重新执行失败的I/O操作 重试次数有上限，次数过大，系统将判定硬件故障 系统多道能力的重要推动力量，时钟中断处理程序通常做与系统运转、管理和维护相关的工作，包括： 维护软件时钟：系统有若干个软件时钟，控制定时任务以及进程的处理器时间配额，时钟中断需要维护、定时更新这些软件时钟 处理器时间调度：维护当前进程时间片软件时钟，并在当前进程时间片到时以后运行调度程序选择下一个被调度的进程 控制系统定时任务：通过软件时钟和调度程序定时激活一些系统任务，如监测死锁、系统记帐、系统审计等 实时处理 典型的中断处理（2）：时钟中断 硬件故障中断处理程序一般需要做的工作： 保存现场，使用一定警告手段，提供些辅助诊断信息 在高可靠系统中，中断处理程序还要评估系统可用性，尽可能恢复系统 如Windows 2000/XP，关键硬件发生故障时，如显示卡损坏，出现系统蓝屏，系统实际上进入相应故障处理程序，发现故障不可恢复，则在屏幕上打印出发生故