2 操作系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)

1、第二章第二章 操作系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)（一） 操作系統(tǒng)虛擬機(jī)（二） 操作系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)（三） 處理機(jī)的狀態(tài)（四） 中斷技術(shù)2.1 2.1 操作系統(tǒng)虛擬機(jī)操作系統(tǒng)虛擬機(jī)l為提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的使用效率和方便用戶，在計(jì)算機(jī)為提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的使用效率和方便用戶，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中必須配備操作系統(tǒng)系統(tǒng)中必須配備操作系統(tǒng)l操作系統(tǒng)是一個(gè)大型的軟件，規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。操作操作系統(tǒng)是一個(gè)大型的軟件，規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。操作系統(tǒng)必須是一個(gè)清晰、正確的邏輯結(jié)構(gòu)系統(tǒng)必須是一個(gè)清晰、正確的邏輯結(jié)構(gòu)l什么是操作系統(tǒng)虛擬機(jī)什么是操作系統(tǒng)虛擬機(jī)裸機(jī)上配置操作系統(tǒng)后構(gòu)成操作系統(tǒng)虛擬機(jī)裸機(jī)上配置操作系統(tǒng)后構(gòu)成操作

2、系統(tǒng)虛擬機(jī)操作系統(tǒng)的核心在裸機(jī)上運(yùn)行操作系統(tǒng)的核心在裸機(jī)上運(yùn)行用戶程序在擴(kuò)充后的機(jī)器上運(yùn)用戶程序在擴(kuò)充后的機(jī)器上運(yùn)操作系統(tǒng)虛擬機(jī)的指令系統(tǒng)操作系統(tǒng)虛擬機(jī)的指令系統(tǒng)v裸機(jī)的指令系統(tǒng)是什么？裸機(jī)的指令系統(tǒng)是什么？ 機(jī)器指令機(jī)器指令v操作系統(tǒng)虛擬機(jī)的指令系統(tǒng)？操作系統(tǒng)虛擬機(jī)的指令系統(tǒng)？ 操作系統(tǒng)虛擬機(jī)的指令系統(tǒng)，又稱為操作命令操作系統(tǒng)虛擬機(jī)的指令系統(tǒng)，又稱為操作命令語(yǔ)言。虛擬機(jī)的功能通過(guò)它提供的命令體現(xiàn)。語(yǔ)言。虛擬機(jī)的功能通過(guò)它提供的命令體現(xiàn)。 （1）操作命令（又稱命令接口）操作命令（又稱命令接口）作業(yè)控制語(yǔ)言、鍵盤命令、圖形化用戶界面作業(yè)控制語(yǔ)言、鍵盤命令、圖形化用戶界面（2）系統(tǒng)功能調(diào)用（又稱程

3、序接口）系統(tǒng)功能調(diào)用（又稱程序接口）2.2 2.2 操作系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)裸機(jī)初級(jí)中斷處理進(jìn)程控制進(jìn)程通信處理機(jī)分派存儲(chǔ)管理I/O處理文件存取資源分配和調(diào)度系統(tǒng)調(diào)用命令解釋程序庫(kù)/實(shí)用程序操作命令用戶程序 CC、Shell、用戶程序核外程序核外程序sh who a.out date wc grep cd vi ld comp cpp nroff UNIX核心裸機(jī)UNIXUNIX系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)n Unix系統(tǒng)組成：n 硬件（裸機(jī)）n 核心層n 實(shí)用層n 其他應(yīng)用程序UNIXUNIX系統(tǒng)核心結(jié)構(gòu)系統(tǒng)核心結(jié)構(gòu)1. 進(jìn)程控制子系統(tǒng)進(jìn)程控制子系統(tǒng)v進(jìn)程同步、進(jìn)程間通進(jìn)程同步、進(jìn)程間通

4、信、進(jìn)程調(diào)度和存儲(chǔ)信、進(jìn)程調(diào)度和存儲(chǔ)管理管理2.文件子系統(tǒng)文件子系統(tǒng)v文件存儲(chǔ)空間管理、文件存儲(chǔ)空間管理、文件操作及存取控制文件操作及存取控制、高速緩沖機(jī)制、高速緩沖機(jī)制WindowsWindows操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2.3 2.3 處理機(jī)的狀態(tài)處理機(jī)的狀態(tài)l計(jì)算機(jī)的基本功能是執(zhí)行程序，最終被執(zhí)行的程序是存計(jì)算機(jī)的基本功能是執(zhí)行程序，最終被執(zhí)行的程序是存儲(chǔ)在內(nèi)存中的機(jī)器指令程序儲(chǔ)在內(nèi)存中的機(jī)器指令程序l處理器根據(jù)程序計(jì)數(shù)器處理器根據(jù)程序計(jì)數(shù)器(PC)從內(nèi)存中取指令到指令寄存從內(nèi)存中取指令到指令寄存器并執(zhí)行，器并執(zhí)行，PC將自動(dòng)增長(zhǎng)或變?yōu)檗D(zhuǎn)移地址指明下條執(zhí)行將自動(dòng)增長(zhǎng)或變?yōu)檗D(zhuǎn)移地址指明下

5、條執(zhí)行指令指令l機(jī)器指令的集合稱指令系統(tǒng)，反映機(jī)器的功能和處理能機(jī)器指令的集合稱指令系統(tǒng)，反映機(jī)器的功能和處理能力力l從資源管理和控制程序執(zhí)行的角度出發(fā)，需要把指令系從資源管理和控制程序執(zhí)行的角度出發(fā)，需要把指令系統(tǒng)中的指令分作兩部分統(tǒng)中的指令分作兩部分為什么要區(qū)分指令系統(tǒng)中的指令？為什么要區(qū)分指令系統(tǒng)中的指令？如何加以區(qū)分？如何加以區(qū)分？2.3 2.3 處理機(jī)的狀態(tài)處理機(jī)的狀態(tài)l設(shè)置處理機(jī)狀態(tài)的目的設(shè)置處理機(jī)狀態(tài)的目的 為操作系統(tǒng)建立保護(hù)環(huán)境，采用的方法是區(qū)分處理機(jī)的為操作系統(tǒng)建立保護(hù)環(huán)境，采用的方法是區(qū)分處理機(jī)的工作狀態(tài)。系統(tǒng)中有兩類程序：工作狀態(tài)。系統(tǒng)中有兩類程序： 管理程序用戶程序管理

6、系統(tǒng)資源管理系統(tǒng)資源 使用資源、提出申請(qǐng)使用資源、提出申請(qǐng)控制程序運(yùn)行控制程序運(yùn)行 被控制被控制l什么是處理機(jī)的態(tài)什么是處理機(jī)的態(tài)中央處理機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)前它正在執(zhí)行的程序決定處理中央處理機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)前它正在執(zhí)行的程序決定處理機(jī)的態(tài)。機(jī)的態(tài)。（1）核態(tài)：操作系統(tǒng)的管理程序執(zhí)行時(shí)機(jī)器所處的狀態(tài)。使用全部指令（包括一組特權(quán)指令）使用全部系統(tǒng)資源（包括整個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域）（2）管態(tài)： 管態(tài)比核態(tài)的權(quán)限低，在此狀態(tài)下允許使用一些用戶態(tài)下不能使用的資源，但不能使用修改CPU狀態(tài)的指令。無(wú)核態(tài)時(shí),管態(tài)執(zhí)行核態(tài)的全部功能。（3）用戶態(tài)：用戶程序執(zhí)行時(shí)機(jī)器所處的狀態(tài)。在此狀態(tài)下禁止使用特權(quán)指令，不能直接取用資源

7、與改機(jī)器狀態(tài)，只允許用戶程序訪問自己的存儲(chǔ)區(qū)域。2.3.1 2.3.1 處理機(jī)狀態(tài)的類別處理機(jī)狀態(tài)的類別管態(tài)管態(tài)用戶態(tài)用戶態(tài)n 操作系統(tǒng)的程序執(zhí)行 用戶程序執(zhí)行n 使用全部指令 禁止使用特權(quán)指令（包括一組特權(quán)指令）n 使用全部系統(tǒng)資源 只允許用戶程序訪問（包括整個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域） 自己的存儲(chǔ)區(qū)域處理機(jī)的狀態(tài)不斷變化，它有時(shí)會(huì)處于用戶態(tài)，有時(shí)會(huì)處于管態(tài)。 用戶態(tài)用戶態(tài)核態(tài)核態(tài)中斷中斷自陷自陷中斷自陷中斷自陷 返回返回UNIX系統(tǒng)處理機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換中斷嵌套2.3.1 2.3.1 處理機(jī)狀態(tài)的區(qū)別處理機(jī)狀態(tài)的區(qū)別2.3.2 2.3.2 特權(quán)指令集特權(quán)指令集核態(tài)下操作系統(tǒng)可以使用所有指令，包括一組特權(quán)指令： 改

8、變機(jī)器狀態(tài)的指令 修改特殊寄存器的指令 涉及外部設(shè)備的輸入/輸出指令允許和禁止中斷；在進(jìn)程之間切換處理機(jī)；存取用于內(nèi)存保護(hù)的寄存器；執(zhí)行輸入和輸出操作；停止一個(gè)中央處理機(jī)的工作。2.3.3 2.3.3 處理機(jī)狀態(tài)的區(qū)分處理機(jī)狀態(tài)的區(qū)分中央處理器如何區(qū)分及獲取處理機(jī)的狀態(tài)?l利用處理器狀態(tài)標(biāo)志將處理器設(shè)置成不同狀態(tài)：v 處理器處于管理狀態(tài)時(shí)，程序可以執(zhí)行全部指令，使用所有資源，具有改變處理器狀態(tài)的能力v 處理器處于用戶狀態(tài)時(shí)，程序只能執(zhí)行非特權(quán)指令l引入程序狀態(tài)字PSW（Program Status Word）來(lái)區(qū)別不同的處理器工作狀態(tài)實(shí)例操作系統(tǒng)如何區(qū)分處理機(jī)的狀態(tài)實(shí)例操作系統(tǒng)如何區(qū)分處理機(jī)的

9、狀態(tài)lDOS系統(tǒng)系統(tǒng) 不分態(tài)不分態(tài)lWindows系統(tǒng)系統(tǒng)v 現(xiàn)分為兩態(tài)現(xiàn)分為兩態(tài)用戶態(tài)、系統(tǒng)態(tài)用戶態(tài)、系統(tǒng)態(tài)lUnix（Linux）系統(tǒng)）系統(tǒng)v 分為三態(tài)：核態(tài)、管態(tài)、用戶態(tài)分為三態(tài)：核態(tài)、管態(tài)、用戶態(tài)如何實(shí)現(xiàn)？由用戶態(tài)轉(zhuǎn)向核態(tài)用戶程序請(qǐng)求操作系統(tǒng)的服務(wù)用戶程序中產(chǎn)生了一個(gè)錯(cuò)誤的狀態(tài)在用戶程序中執(zhí)行一條特權(quán)指令從核態(tài)轉(zhuǎn)回用戶態(tài)用一條指令實(shí)現(xiàn)，中斷返回指令l作業(yè)必須把它的程序和數(shù)據(jù)放在主存（內(nèi)存）中才能運(yùn)行l(wèi)多道系統(tǒng)中，若干個(gè)程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)要放入主存儲(chǔ)器l操作系統(tǒng)要管理、保護(hù)程序和數(shù)據(jù)，使它們不至于受到破壞l操作系統(tǒng)本身也要存放在主存儲(chǔ)器中并運(yùn)行2.3.4 2.3.4 必要的硬件支持必要的硬

10、件支持存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器l主存儲(chǔ)器（主存、內(nèi)存）： v 只讀存儲(chǔ)器ROM(Read-only memory)： ROM稱為BIOS，用來(lái)存放基本的I/O程序。v 隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器 RAM（Random Access Memory)：主要用于存放隨機(jī)存取的程序和數(shù)據(jù)l輔存儲(chǔ)器（輔存、外存）： 處理機(jī)不能直接訪問的存儲(chǔ)器，如磁盤、磁帶、光盤等，用來(lái)存放大量的數(shù)據(jù)信息。2.3.4 2.3.4 必要的硬件支持必要的硬件支持時(shí)鐘時(shí)鐘l 時(shí)鐘是操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)必不可少的硬設(shè)施，它以固定的時(shí)間間隔產(chǎn)生中斷信號(hào)，這對(duì)于實(shí)施進(jìn)程調(diào)度、計(jì)算系統(tǒng)資源的消耗、實(shí)時(shí)控制等功能必不可少l在操作系統(tǒng)中需時(shí)鐘支持的工作有：v 處理機(jī)調(diào)

11、度、定時(shí)喚醒；v 實(shí)時(shí)控制；v 提供用戶和系統(tǒng)所需的絕對(duì)時(shí)間（日歷時(shí)鐘、墻鐘）。l時(shí)鐘分為硬件時(shí)鐘和軟時(shí)鐘，硬件時(shí)鐘又分為絕對(duì)時(shí)鐘和間隔時(shí)鐘v 絕對(duì)時(shí)鐘：記錄當(dāng)前時(shí)間（年、月、日、時(shí)分秒）。絕對(duì)時(shí)鐘寄存器每隔一個(gè)時(shí)間單位（定時(shí)器發(fā)一個(gè)信號(hào)）自動(dòng)加1。絕對(duì)時(shí)鐘由電池供電v 間隔時(shí)鐘：每隔固定的時(shí)間單位產(chǎn)生一次時(shí)鐘中斷。間隔時(shí)鐘寄存器，初值由操作系統(tǒng)根據(jù)所需的間隔時(shí)間來(lái)設(shè)置，以后每經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間單位，自動(dòng)減1，直到為0時(shí)發(fā)出間隔時(shí)鐘中斷2.4 2.4 中斷技術(shù)中斷技術(shù)一一. 中斷概念中斷概念所謂中斷是指某個(gè)事件（例如鍵盤輸入、加法溢出或I/O傳輸結(jié)束等）發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)中止現(xiàn)行程序的運(yùn)行、引出處理事件程

12、序?qū)υ撌录M(jìn)行處理，處理完畢后返回?cái)帱c(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行。 請(qǐng)求系統(tǒng)服務(wù)、實(shí)現(xiàn)并行工作、處理突發(fā)事件、滿足實(shí)時(shí)要求都需要中斷處理器正常的工作，為此提出中斷的概念從用戶態(tài)轉(zhuǎn)為管態(tài)的唯一途徑就是中斷。從用戶態(tài)轉(zhuǎn)為管態(tài)的唯一途徑就是中斷。l中斷源中斷源：引起中斷的事件稱中斷源，如打印完成中斷，引起中斷的事件稱中斷源，如打印完成中斷，其中斷源是打印機(jī)。其中斷源是打印機(jī)。l斷點(diǎn)斷點(diǎn)：發(fā)生中斷時(shí)正在運(yùn)行的程序被暫時(shí)停止，程序的發(fā)生中斷時(shí)正在運(yùn)行的程序被暫時(shí)停止，程序的暫停點(diǎn)稱為斷點(diǎn)。暫停點(diǎn)稱為斷點(diǎn)。l中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)：是處理機(jī)發(fā)現(xiàn)有中斷請(qǐng)求時(shí)，中止現(xiàn)運(yùn)行程是處理機(jī)發(fā)現(xiàn)有中斷請(qǐng)求時(shí)，中止現(xiàn)運(yùn)行程序的執(zhí)行并自動(dòng)引出中

13、斷處理程序的過(guò)程。序的執(zhí)行并自動(dòng)引出中斷處理程序的過(guò)程。l中斷中斷由軟硬件協(xié)同處理v 中斷裝置：指發(fā)現(xiàn)中斷，響應(yīng)中斷的硬件v 中斷處理程序：對(duì)中斷事件進(jìn)行處理的程序，由軟件來(lái)完成2.4.1 2.4.1 相關(guān)概念相關(guān)概念 按中斷功能分類按中斷功能分類（1）輸入輸出中斷輸入輸出中斷：外部設(shè)備或通道操作正常結(jié)束或錯(cuò)誤時(shí) 所發(fā)生的中斷。如I/O傳輸結(jié)束或出錯(cuò)中斷。（2）外中斷外中斷：外部非通道式裝置所引起的中斷。 時(shí)鐘中斷、操作員控制臺(tái)中斷、通信中斷等。（3）機(jī)器故障中斷機(jī)器故障中斷：機(jī)器發(fā)生故障時(shí)的中斷。 電源故障、主存取指令錯(cuò)、長(zhǎng)線傳輸?shù)钠媾夹ｒ?yàn)錯(cuò)等。（4）程序性中斷程序性中斷：程序性質(zhì)的錯(cuò)誤或某

14、些特定狀態(tài)而產(chǎn)生的中斷。 浮點(diǎn)溢出、用戶態(tài)下用核態(tài)指令、越界、非法操作等。（5）訪管中斷訪管中斷： 對(duì)操作系統(tǒng)提出某種需求時(shí)發(fā)出的中斷稱為訪管中斷。2.4.2 2.4.2 中斷類型中斷類型l外部中斷外部中斷和和內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷v 來(lái)自處理機(jī)外部的事件，稱為外部中斷，如I/O中斷、外中斷。v 來(lái)自處理機(jī)的中斷，稱為內(nèi)部中斷，如硬件故障中斷、程序性中斷、訪管中斷。這類中斷有時(shí)稱俘獲（也稱陷入、自陷、捕俘等，英文名為 trap，來(lái)自早期的UNIX系統(tǒng)）l 強(qiáng)迫性中斷強(qiáng)迫性中斷 和和 自愿性中斷自愿性中斷v 不是正在運(yùn)行的程序所期待的，而是由某種事故或外部請(qǐng)求信號(hào)所引起的 v 運(yùn)行程序所期待的事件，由

15、于執(zhí)行訪管指令而引起的 2.4.2 2.4.2 中斷類型中斷類型一、中斷進(jìn)入一、中斷進(jìn)入對(duì)中斷請(qǐng)求的整個(gè)對(duì)中斷請(qǐng)求的整個(gè)處理過(guò)程稱為中斷處處理過(guò)程稱為中斷處理，它是由軟、硬件理，它是由軟、硬件結(jié)合形成的一套中斷結(jié)合形成的一套中斷機(jī)構(gòu)實(shí)施的。機(jī)構(gòu)實(shí)施的。2.4.3 2.4.3 中斷處理中斷處理1.保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)（1）現(xiàn)場(chǎng)）現(xiàn)場(chǎng)v 是指在中斷的那一時(shí)刻能確保程序繼續(xù)運(yùn)行是指在中斷的那一時(shí)刻能確保程序繼續(xù)運(yùn)行的有關(guān)信息。的有關(guān)信息。v 主要包括主要包括 后繼指令所在主存的單元號(hào)后繼指令所在主存的單元號(hào) 程序運(yùn)行所處的狀態(tài)程序運(yùn)行所處的狀態(tài) 指令執(zhí)行情況指令執(zhí)行情況 以及程序執(zhí)行

16、的中間結(jié)果等以及程序執(zhí)行的中間結(jié)果等（2）保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)）保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)v當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，必須立即把現(xiàn)場(chǎng)信息保存在主當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，必須立即把現(xiàn)場(chǎng)信息保存在主存中，這一工作稱之為保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。存中，這一工作稱之為保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。（3）恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)）恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)v程序重新運(yùn)行之前，把保留的該程序現(xiàn)場(chǎng)信息程序重新運(yùn)行之前，把保留的該程序現(xiàn)場(chǎng)信息從主存中送至相應(yīng)的指令計(jì)數(shù)器、通用寄存器從主存中送至相應(yīng)的指令計(jì)數(shù)器、通用寄存器或一些特殊的寄存器中。完成這些工作稱為恢或一些特殊的寄存器中。完成這些工作稱為恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。2. 程序狀態(tài)字（程序狀態(tài)字（psw）（1）什么是程序狀態(tài)字）什么是程序狀態(tài)字: 反映程序執(zhí)行時(shí)機(jī)器所處反映程序執(zhí)行

17、時(shí)機(jī)器所處的現(xiàn)行狀態(tài)的代碼。的現(xiàn)行狀態(tài)的代碼。主要內(nèi)容包括主要內(nèi)容包括程序現(xiàn)在應(yīng)該執(zhí)行哪條指令程序現(xiàn)在應(yīng)該執(zhí)行哪條指令當(dāng)前指令執(zhí)行情況當(dāng)前指令執(zhí)行情況機(jī)器處于何種程序狀態(tài)機(jī)器處于何種程序狀態(tài)程序在執(zhí)行時(shí)應(yīng)該屏蔽哪些中斷程序在執(zhí)行時(shí)應(yīng)該屏蔽哪些中斷尋址方法、編址、保護(hù)鍵尋址方法、編址、保護(hù)鍵響應(yīng)中斷的內(nèi)容響應(yīng)中斷的內(nèi)容（2）程序狀態(tài)字的例子）程序狀態(tài)字的例子vIBM370機(jī)機(jī)程序狀態(tài)字內(nèi)容程序狀態(tài)字內(nèi)容 PSW寄存器寄存器vIBM PC機(jī)機(jī)程序狀態(tài)字內(nèi)容程序狀態(tài)字內(nèi)容 CS IP 指令地址指令地址 flag 標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器vPDP 11系列機(jī)系列機(jī)程序狀態(tài)字內(nèi)容程序狀態(tài)字內(nèi)容 PC 指令計(jì)

18、數(shù)器指令計(jì)數(shù)器 PS 處理器狀態(tài)寄存器處理器狀態(tài)寄存器微處理器微處理器Intel 80386的程序狀態(tài)字的程序狀態(tài)字其中： IF：中斷允許標(biāo)記 IOPL：I/O特權(quán)級(jí)，用來(lái)表示I/O操作 所處特權(quán)級(jí)。 00：0級(jí) 01：1級(jí)10：2級(jí) 11：3級(jí) 02級(jí)：管態(tài) 3級(jí)：目態(tài)lPentium的處理器狀態(tài)有四種，支持的處理器狀態(tài)有四種，支持4個(gè)保護(hù)級(jí)別，個(gè)保護(hù)級(jí)別，0級(jí)權(quán)限級(jí)權(quán)限最高，最高，3級(jí)權(quán)限最低。一種典型的應(yīng)用是把級(jí)權(quán)限最低。一種典型的應(yīng)用是把4個(gè)保護(hù)級(jí)別依次個(gè)保護(hù)級(jí)別依次設(shè)定為：設(shè)定為：v 0級(jí)為操作系統(tǒng)內(nèi)核級(jí)。處理I/O、存儲(chǔ)管理、和其他關(guān)鍵操作v 1級(jí)為系統(tǒng)調(diào)用處理程序級(jí)。用戶程序可以

19、通過(guò)調(diào)用這里的過(guò)程執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，但只有一些特定的和受保護(hù)的過(guò)程可以被調(diào)用v 2級(jí)為共享庫(kù)過(guò)程級(jí)。它可以被很多正在運(yùn)行的程序共享，用戶程序可以調(diào)用這些過(guò)程，讀取它們的數(shù)據(jù)，但是不能修改它們v 3級(jí)為用戶程序級(jí)。它受到的保護(hù)最少l各個(gè)操作系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中可以根據(jù)具體策略有選擇地使用各個(gè)操作系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中可以根據(jù)具體策略有選擇地使用硬件提供的保護(hù)級(jí)別，如運(yùn)行在硬件提供的保護(hù)級(jí)別，如運(yùn)行在Pentium上的上的Windows操作操作系統(tǒng)只使用了系統(tǒng)只使用了0級(jí)和級(jí)和3級(jí)。級(jí)。二、二、 中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)是當(dāng)中央處理機(jī)發(fā)現(xiàn)已中斷響應(yīng)是當(dāng)中央處理機(jī)發(fā)現(xiàn)已有中斷請(qǐng)求時(shí)，中止現(xiàn)行程序執(zhí)有中斷請(qǐng)求時(shí)，中

20、止現(xiàn)行程序執(zhí)行，并自動(dòng)引出中斷處理程序的行，并自動(dòng)引出中斷處理程序的過(guò)程。過(guò)程。中斷響應(yīng)的實(shí)質(zhì)中斷響應(yīng)的實(shí)質(zhì)v 交換指令地址及處理機(jī)的狀態(tài)信息交換指令地址及處理機(jī)的狀態(tài)信息中斷響應(yīng)過(guò)程：中斷響應(yīng)過(guò)程：v 保留程序斷點(diǎn)及處理機(jī)有關(guān)信息保留程序斷點(diǎn)及處理機(jī)有關(guān)信息v 自動(dòng)轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷處理程序自動(dòng)轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷處理程序（1）中斷響應(yīng)過(guò)程（硬件完成）中斷響應(yīng)過(guò)程（硬件完成）PCPSPS進(jìn)棧PC進(jìn)棧堆 棧中斷處理程序的PC中斷處理程序的PS內(nèi) 存1234棧頂指針（2） 軟件的中斷處理過(guò)程軟件的中斷處理過(guò)程當(dāng)硬件完成了中斷進(jìn)入后，轉(zhuǎn)到中斷處理程序，進(jìn)入軟件中斷處當(dāng)硬件完成了中斷進(jìn)入后，轉(zhuǎn)到中斷處理程序，進(jìn)入軟件中斷處理過(guò)程。這個(gè)過(guò)程主要有如下三項(xiàng)工作：理過(guò)程。這個(gè)過(guò)程主要有如下三項(xiàng)工作：（1）保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和傳遞參數(shù)；）保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和傳遞參數(shù)；（2）執(zhí)行相應(yīng)的中斷（或自陷）處理程序；）執(zhí)行相應(yīng)的中斷（或自陷）處理程序；（3）恢復(fù)和退出。）恢復(fù)和退出。 注注: 在中斷進(jìn)入時(shí)由硬件保護(hù)了被中斷程序的PC和PS， 在中斷處理中保護(hù)各寄存器的值和其它狀態(tài)信息。中斷處理（軟件完成）中斷處理（軟件完成）mov r2，0900trap 09Jmp ert 程序自動(dòng)轉(zhuǎn)入自動(dòng)轉(zhuǎn)入（硬件）保存被中斷程序現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的中斷處理恢復(fù)被中斷程序現(xiàn)場(chǎng)中斷返回（執(zhí)行硬件指令）三、中斷返回三、中斷返回(SP) PC(S