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第2章 操作系统的运行环境;任何系统软件都是硬件功能的延伸
操作系统直接依赖于硬件条件
OS的硬件环境以较分散的形式同各种管理相结合
实现操作系统时必须理解的计算机基本结构、
操作系统管理的重要资源;2.1 硬件环境;一、CPU;1、特权指令与非特权指令
特权指令:仅能为操作系统使用的指令。
使用多道程序设计技术的计算机指令系统必须
要区分为特权指令和非特权指令
特权指令一般引起处理器状态的切换;2、处理机的状态
根据运行程序对资源和机器指令的使用权限将
处理器设置为不同状态
多数系统将处理器工作状态划分为管态和目态
管态:处理机执行操作系统程序时的工作状态
目态:处理机执行普通用户程序时的工作状态
有些系统将处理器状态划分核心状态,管理状态
和用户程序状态(目标状态)三种
;实例:x86系列处理器;四个级别运行不同类别的程序:
R0-运行操作系统核心代码
R1-运行关键设备驱动程序和I/O处理例程
R2-运行其它受保护共享代码,如语言系统运
行环境
R3-运行各种用户程序
现有的基于x86处理器的操作系统,多数UNIX、
Linux以及Windows系列大都只用了R0和R3两个
特权级别;管态和目态的差别;3、程序状态字PSW;4、寄存器;两类寄存器:
用户可见寄存器:由高级语言编译器使用,以减少程序访问主存次数
控制和状态寄存器:由操作系统使用, 以控制其它程序的执行 ;用户可见寄存器;控制和状态寄存器;二、主存;存储器的类型:读写型、只读型
存储分块
存储保护
界地址寄存器
存储键;;2、存储分块;3、存储保护措施;界地址寄存器;界地址寄存器
存储保护技术;存储键; ;三、缓冲技术;四、中断技术;五、时钟;硬件时钟:用某个寄存器来模拟
(定时加1或减1)
软件时钟:用内存单元来模拟时钟。
分配给每个进程一时间片。时间片
到,发时钟中断,控制权交给操作
系统。
时钟队列:一种实现软件时钟的方法;队列头指针;2.2、操作系统与其它系统软件的关系;一、作业、作业步和进程;二、重定位的概念;2、重定位
用户程序装入内存时对有关指令地址的
修改称重定位技术。
重定位分静态重定位,动态重定位。;静态地址重定位;三、绝对装入程序和相对装入程序;三、操作系统与人的接口;1、作业控制语言:
一种语言,用来写程序操作步骤的程序。
在早期批处理操作系统中使用。用户将
自己的程序、数据和用作业控制语言编写
的上机操作的步骤的程序一起提交给计算
中心(或机房),隔一段时间去机房取结
果。
;2、键盘命令:
用户通过键盘直接向计算机发布各种命令。
以交互式操作系统,分时操作系统为代表。
分时操作系统诞生后,用户可以通过用户终
端直接使用计算机,并且可与计算机“对话”,
这就是所谓的交互式计算机。用户可通过键
盘直接向计算机发布各种命令,计算机可接
受、执行用户命令。 ;DOS系统把键盘命令分为:
文件管理(COPY、COMP、TYPE、DEL、REN)
磁盘管理(FORMAT、CHKDSK、DISKCOPY、
DISKCOMP)
目录管理(DIR、CD、MD、RD、TREE)
设备工作模式(CLS、MODE)
日期、时间、系统设置(DATE、TIME、VER、VOL)
运行用户程序(MASM、LINK、DEBUG);3、图形用户接口(UNIX、WINDOWS)
以窗口(windows),图标(icon)、菜单
(menu)为典型特征,由APPLE 公司开创,
以Microsoft 公司的MS-Windows为里程碑,
在UNIX系统下有X-window。
;4、系统调用:
直接在程序中使用OS命令,请求操作系统
的服务。;不同的操作系统,系统调用实现的具体方法有所不同,但其实质的特点是相同的:
1、每个系统调用对应一个系统调用号;
2、每个系统调用有一个对应的执行程序段;
3、每个系统调用要求一定数量的输入参数和
返回值;
4、整个系统有一个系统调用执行程序入口地
址表;;第3章 进程管理;一、进程的概念;1、进程的引入;(一)程序的顺序执行;特征:
程序执行的封闭性
独占资源,执行过程中不受外界影响
程序执行结果的确定性
程序运行结果与程序执行速度无关,只要初始状态相同,结果应相同;(二)程序的并发执行; 特征:
(1)程序结果的不可再现性
并发程序执
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