操作系统的结构和硬件支持

1操作系统是配置在裸机上的第一层软件。
2操作系统虚拟机:裸机上配置了操作系统。
3操作系统在裸机上运行,用户程序在扩展后的机器上运行。
4操作命令语言:系统中提供的全部操作命令的集合;
5用户界面分为命令接口(操作命令)和程序接口(系统功能调用)。
6操作命令分为:键盘命令,作业控制语言,图形用户界面。
7操作系统包含四个功能模块:存储,I/O,文件,处理机。
8操作系统组织结构:
a:模块结构:描述组成系统的不同功能如何分组,交互。
b:接口:与系统内部结构密切相关,由操作系统提供给用户,上层软件使用
c:运行时的组织结构:定义了执行过程中存在的实体类型和调用方法
9操作系统由内核(核心层)和其他操作系统功能组成。
10一般来说的操作系统指的是其和核心层。
11操作系统具体结构有:单体,模块,可扩展内核,层次结构
12操作系统在运行过程中调用操作系统内部的例程的两种方式:
a系统功能调用,b客服/服务器方式;
13机器指令:CPU能够直接识别并执行的指令,由操作数(指出运行的对象和结果所存放的位置),操作码(指出要完成的操作功能)组成,
所处的状态 14用户接口分为程序接口和操作接口,
15程序接口:用户程序和系统库使用。
16操作接口:实现系统提供命令(包括键盘和图形用户界面两种)
17计算机中运行的程序分为两大类:
[1 ] 操作系统的管理程序;
[ 2] 用户程序
18处理机的态:处理机的特权级。分为

  1. 管态(系统态):操作系统的管理程序执行时机器所处的状态。中央处理器可以使用全部机器指令。包括一些特权指令。
  2. 用户态(目态):用户程序执行时机器 的状态,禁止使用特权。

19(核态)>管态>用户态19(核态)>管态>用户态
态>用户态。
20特权指令:
a:改变机器状态指令。
b:修改特殊寄存器指令。
c:涉及外部设备输入输出。
21用户态转为管态的几种情况:(详见P42)
22整个中断过程中涉及用户程序和操作系统的中断程序。过程包括:
c:硬件实现的中断进入
b:软件的中断处理
a:终端返回
23中断的分类:(见P43)
24向量中断:中断发生时,由中断源自己引导处理机进入中断服务。
25探询中断:将系统中所有的中断源分为几大类,当中断时,终端响应转入某一大类中断 程序入口
26中断向量是该类型中断的中断程序入口(第一个字),第二个字是服务程序所用的处理机状态字。
27现场信息:后继指令所在主存单元号。程序运行所处的状态(目/管)。执行情况及中间执行结果。
28中断一个程序只能发生在一条指令周期末尾。
29程序的状态字:(见P45)
30中断响应所需的硬件支持:计数器,处理器状态寄存器,中断向量表,系统堆栈

补充:

  1. 在设计操作系统时,可以考虑的组织结构有几种?
    答:四种,第十一条(或P37)

  2. 为什么区分态?
    答:为了保护操作系统

  3. 为什么引进中断?
    答:为了实现并发活动和计算机系统的自动化工作。

  4. 中断和俘获有什么不同?
    答:中断:由处理机外部事件引起的中断
    俘获:由处理机内部事件引起的中断

  5. 中断响应的实质?
    答:交换用户程序和处理该中断事件的中断中断处理程序的指令执行地址和处理机状态以达到:保留程序断点及有关信息,自动转入相应中断处理程序执行。

  6. 画出中断响应过程?
    答:见P46;

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