2011寒假-作業系統學習筆記

第一課 引論

1.1作業系統型別

l 批處理作業系統

l 分時作業系統

l 實時作業系統

1.2 作業系統的功能

從資源管理的觀點來看

l 處理器管理

l 儲存管理

l 檔案管理

l 裝置管理

第二課 計算機系統結構簡介

1.1 層次結構

操作人員

應用軟體

特定領域中的某種需要而編寫的專用程式

支撐軟體

可支援其他軟體的開發和維護的軟體

系統軟體

作業系統:實現資源的管理和控制程式的執行,編譯系統:把原始碼翻譯成計算機可執行的由機器語言指令表示的目標程式

計算機硬體

CPU,儲存器,輸入輸出

1.2系統工作框架

1.3硬體環境

1.3.1cpu與外設的並行工作

1.3.2儲存體系

1.暫存器

l 通用暫存器

l 指令暫存器

l 控制暫存器

l 程式狀態字暫存器

l 中斷字暫存器

l 基址暫存器

l 限長暫存器

2.主儲存器

3.高速緩衝儲存器

4.輔助儲存器

1.3.3保護措施

1.特權指令

2.管態和目態

3.儲存保護

中央處理器在目態下執行程式時,對每一個訪問主存空間的地址都要進行核查.若關係式成立

基址暫存器的值 <= 訪問地址 <= 基址暫存器的值 + 限長暫存器的值

則允許訪問,否則不允許訪問

1.4 設計目標

1.正確性

2.高效性

3.維護性

4.移植性

1.5作業系統的層次結構

檔案管理

裝置管理

儲存管理

處理器管理

硬體

1.6 系統呼叫

1.檔案操作類

2.資源申請類

3.控制類

4.資訊維護類

第三課:處理器管理

3.1 多道程式設計

3.1.1 什麼是多道程式設計

1.儲存保護

2.程式浮動

3.資源分配和排程

3.1.2 為什麼要採用多到程式設計

1.程式的順序執行

2.程式的並行執行

3.多道並行執行

3.2程式的概述

3.2.1程式的定義

3.2.2 為什麼引入程式

1.提高資源的利用率

2.正確描述程式的執行情況

3.2.3程式的屬性

1.程式的動態性

2.多個不同的程式可以包含相同的程式

3.程式可以併發執行

4.程式有三種基本狀態

程式的狀態轉換

3.3程式佇列

3.3.1程式控制塊(PCB)

1.標識資訊

2.說明資訊

3.現場資訊

4.管理資訊

標識資訊

程式名

說明資訊

程式狀態

等待原因

程式程式存放位置

程式資料存放位置

現場資訊

通用暫存器內容

控制暫存器內容

程式狀態字暫存器內容

管理資訊

程式優先順序

佇列指標

3.3.2程式的建立和撤銷

1.程式的建立

2.程式的撤銷

(1)建立原語

(2)撤銷原語

(3)阻塞原語

(4)喚醒原語

3.3.3程式佇列的連結

1.隊首程式出隊

2.非隊首(或隊尾)程式出隊

3.隊尾程式出隊

UNIX程式狀態

3.5.1中斷技術

1.強迫性中斷技術

(1)硬體故障中斷

(2)程式性中斷

(3)外部中斷時間

(4)輸入/輸出中斷事件

2.自願性中斷事件

中斷響應

1.中斷字暫存器

2.程式狀態字(PSW)和程式狀態字暫存器

(1)程式基本狀態

指令地址

指出下一條指令的存放地址

條件碼

指出指令執行結果的特徵

目態/管態

當設定為管態時,程式執行時可使用包括特權指令在內的一切指令.當設定為目態時,程式執行時不可使用特權指令.

等待/計算

置為計算狀態時,處理器按指令地址順序執行指令;置為等待狀態時,處理器不執行任何指令

(2)中斷碼

(3)中斷遮蔽位

3.中斷響應

(1)存放在程式狀態字暫存器中的PSW是當前正在佔用處理器的程式PSW,稱為當前PSW.

(2)出現中斷事件後,要由作業系統的中斷處理程式佔用處理器,讓中斷處理程式處理出現的中斷事件.我們把中斷處理程式的PSW稱為新PSW.新PSW中存放著中斷處理程式的入口地址.

(3)中斷處理程式在佔用處理器前,必須把被中斷程式的PSW保護好,以便該程式在適當的時候按被中斷時的情況繼續執行.我們把保護好的被中斷程式的PSW稱為舊PSW.

交換PSW

舊PSW

新PSW

硬體故障事件

硬體故障事件

程式性事件

當前PSW

程式性事件

外部事件

外部事件

輸入/輸出事件

輸入/輸出事件

訪管中斷事件

訪管中斷事件

3.5.3 中斷事件的處理

1.保護被中斷程式的現場資訊

2.分析中斷的原因

3.處理髮生的中斷事件

(1)硬體故障中斷事件的處理

(2)程式性中斷事件的處理

(3)外部中斷事件的處理

(4)輸入/輸出中斷事件的處理

(5)自願中斷事件的處理

3.5.4中斷優先順序和中斷遮蔽

優先順序

硬體故障中斷

高

自願中斷

程式性中斷

外部中斷

輸入/輸出中斷

低