作業系統（哈工大李治軍老師）

L4 作業系統介面

作業系統介面

使用者通過程式（應用軟體）使用計算機
程式是普通程式碼加上一些重要的函式
如：

作業系統提供重要函式（重要函式就是作業系統介面，介面表現為函式呼叫，由系統提供，因此叫系統呼叫）

常見的系統呼叫：

L5 系統呼叫的實現

問題1：
作業系統在記憶體中，應用程式也在記憶體中，為什麼應用程式不能直接訪問存取核心中的資訊？
回答：
因為核心中有很多重要的資訊與內容，若能隨意呼叫和jmp那就很危險比如root密碼被修改，word內容通過視訊記憶體被看到

問題2:
怎麼做到不讓應用程式隨意的jmp，呼叫核心資料？
回答：

硬體把記憶體割成了兩個區域，一個叫使用者態，一個叫核心態。
核心態可以訪問任何資料，使用者態不能訪問核心資料

DPL用來描述目標記憶體段的特權級別（要訪問的目標區域的特權級別）
CPL當前的特權級別

特權級別：


若CPL的數字<=DPL的數字，表示當前特權級別更高，則可以進入，否則不能進入

問題3：
系統呼叫如何進入核心態？
回答：
硬體提供了主動進入核心的方法——中斷指令int（唯一的方法）
因此，系統呼叫的核心：

系統呼叫的實現：

L8 CPU管理

CPU的工作原理：
把一個程式放在記憶體中，設定初始的地址暫存器PC為第一個程式的記憶體地址，CPU自動的取址執行

管理CPU最簡單的方法：
設定好PC的初值，CPU自動工作

這樣會出現什麼問題？
阻塞

解決辦法：
多道程式設計（切來切去）

併發：一個CPU上交替的執行多個程式

怎麼做到？

1. 修改暫存器PC
2. 使用PCB來記錄CPU切出去的那個時刻程式執行到哪裡，方便CPU切回來的時候繼續執行

執行的程式 和 靜態的程式不同
執行中的程式叫做程式

1. 程式有開始，有結束，程式沒有
2. 程式會走走停停，程式不會
3. 程式需要記錄，程式不用

L9 多程式影像

上層使用者看到的是3個程式同時使用

對於OS來說，是多個程式的推進
作業系統需要把程式記錄好，按照合理的次序推進（分配資源，進行排程）

多程式影像從開機到關機

開機時建立個程式，執行shell，shell再啟動其他程式

多程式如何組織？

作業系統管理程式的核心就是PCB + 狀態 + 佇列
Process Control Block:用來記錄程式資訊的資料結構
把PCB組織成不同的資料結構，如就緒佇列，磁碟等待佇列
狀態：
程式根據狀態分類

多程式如何交替（切換）？