操作系统处理器管理徐锋南京大学计算机科学与技术系.ppt
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操作系统设备管理培训教材(PPT79页).pptx
(b)
Operating System
9.6 Kb/s
中断CPU 的频率降 低为 9.6Kb/8
8位缓冲寄存器
2021/1/10
送内存
4
缓冲的引入 9.6 Kb/s
(c)
8位缓冲寄存器
每 800s 中断一 次CPU
提高CPU和I/O设备之间的并行性
❖ 提高系统的吞吐量和设备的利用率
Operating System
2021/1/10
12
循环缓冲
G6
Nexti R 1
2R
类型： R:空缓冲；G：满缓冲；C：当前缓冲
Nexti R 1
G6
2R
G5
3G
4
Nextg
G
G5
3C
4 G
Nextg
current
Operating System
2021/1/10
13
循环缓冲
循环缓冲区的使用
❖ Getbuf过程
➢ 为计算进程和输入进程提供缓冲区，并移动指针
循环缓冲的组成
❖ 多个缓冲区 ➢ 用于装输入数据的空缓冲区R ➢ 已装满数据的满缓冲区G ➢ 计算进程正在使用的现行工作缓冲区C
❖ 多个指针 ➢ 指示计算进程下一可用缓冲区Nextg ➢ 指示输入进程下一可用空缓冲区Nexti ➢ 指示计算进程正在使用的缓冲区Current
Operating System
Operating System
2021/1/10
1
第五章 设备管理
I/O系统 I/O控制方式
缓冲管理
设备分配 设备处理 磁盘存储器管理
Operating System
2021/1/10
操作系统(文件管理)
关键字或逻 辑记录号 地址 块 块
文件目录项
记录1 记录2
记录N
…
…
块
文件系统的其他功能
文件卷的安装和使用
– 文件卷，又称文件子系统，存放文件和目录信 息，也存放文件属性、空闲区域信息。通常， 存储介质的物理单位为一个卷。（硬盘的一个 分区为一个卷） – Windows/Dos系统中，不需用户显式地进行文 Windows/Dos系统中，不需用户显式地进行文 件卷安装操作。 – UNIX/Linux系统中，每个文件卷需要安装才能 UNIX/Linux系统中，每个文件卷需要安装才能 使用。文件系统可分为基本文件系统和可装卸 地子文件系统两部分。(mount操作) 地子文件系统两部分。(mount操作)
块（物理记录）的划分、记录的排列、索引的组织、 信息的搜索
– 常见的构造物理结构的方法：
计算法，设计映射算法，如线性计算法、杂凑法将 逻辑地址（记录键）转换成对应的物理地址。 指针法，设置专门的指针，指明相应记录的物理地 址或表达各记录间的关联关系。
文件的组织与数据存储
文件的物理结构
– 几种常见的文件物理结构：
– – – – – – – 建立文件 打开文件 读/写文件 文件控制 关闭文件 撤消文件 …
文件目录
什么是文件目录？
– 是文件系统建立和维护的关于系统的所有文件的清单， 每个目录项对应一个文件的信息描述，该目录项又称 为文件控制块(FCB)。 文件控制块(FCB)。 – 目录信息也以文件的形式存放，称为目录文件。 目录信息也以文件的形式存放，称为目录文件。
顺序文件，连续存储 连接文件 非连续存储 直接文件 索引文件
文件的组织与数据存储
文件的物理结构
– 顺序文件
文件目录项
记录1 记录2
记录N
…
…
块
文件系统的其他功能
文件卷的安装和使用
– 文件卷，又称文件子系统，存放文件和目录信 息，也存放文件属性、空闲区域信息。通常， 存储介质的物理单位为一个卷。（硬盘的一个 分区为一个卷） – Windows/Dos系统中，不需用户显式地进行文 Windows/Dos系统中，不需用户显式地进行文 件卷安装操作。 – UNIX/Linux系统中，每个文件卷需要安装才能 UNIX/Linux系统中，每个文件卷需要安装才能 使用。文件系统可分为基本文件系统和可装卸 地子文件系统两部分。(mount操作) 地子文件系统两部分。(mount操作)
块（物理记录）的划分、记录的排列、索引的组织、 信息的搜索
– 常见的构造物理结构的方法：
计算法，设计映射算法，如线性计算法、杂凑法将 逻辑地址（记录键）转换成对应的物理地址。 指针法，设置专门的指针，指明相应记录的物理地 址或表达各记录间的关联关系。
文件的组织与数据存储
文件的物理结构
– 几种常见的文件物理结构：
– – – – – – – 建立文件 打开文件 读/写文件 文件控制 关闭文件 撤消文件 …
文件目录
什么是文件目录？
– 是文件系统建立和维护的关于系统的所有文件的清单， 每个目录项对应一个文件的信息描述，该目录项又称 为文件控制块(FCB)。 文件控制块(FCB)。 – 目录信息也以文件的形式存放，称为目录文件。 目录信息也以文件的形式存放，称为目录文件。
顺序文件，连续存储 连接文件 非连续存储 直接文件 索引文件
文件的组织与数据存储
文件的物理结构
– 顺序文件
操作系统 ---- 处理器管理共181页PPT
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
操作系统 ---- 处理器管理
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
操作系统 ---- 处理器管理
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
操作系统课程第3章处理机调度ppt课件
A、后备
B、阻塞
C、执行
D、完成
2024/7/3
Page 17
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
3.1处理机调度的基本概念
高级、中级和低级调度
进程调度的任务
确定算法的原则 进程调度方式 调度队列模型 选择调度方式和调度算法的若干准则
缺点：紧急任务不 能及时响应；短进 程到达要等待长进
程运行结束
2024/7/3
Page 24
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
进程调度方式
抢占方式
抢占式调度主要有以下原则 ✓ 优先权原则 允许高优先权的新到进程抢 占当前进程的处理机 ✓ 短 的新作到业进(进程程抢)优占优求先当点严原前格：则的适进允实于程时时许的系间执处统要行理时机间短 ✓ 时间片原则 时缺间点片：用调完度后算停法复止执行，重 新进行调度，适杂用，于系分统时开系销统大
回该作业所占用的全部资源， 撤消与该作业相关的全部进程 和该作业的JCB。
2024/7/3
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为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
周转时间：从作业被提交给系统开始，到作业完成为 止高的级这、段中时级间和间低隔级。调度
2024/7/3
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作业调度
作业是用户在一次解题或一个事务处理过程 中要求计算机系统所做工作的集合，包括用 户程序、所需的数据及命令等
南京大学计算机系 1-3年级 上半学期课表
人工智能（双） 仙Ⅰ -103 仙Ⅰ -104
编译原理 （一） 仙Ⅰ -202 （二） 仙Ⅰ -201
3--4 节
（一） 仙Ⅰ -103
（二） 仙Ⅰ -104
5--6 节
计算机程序设计语 言 仙Ⅰ-319
软件工程 仙Ⅰ-206
计算机网络实验
数字图像处理 逸 B-212
编译原理实习
7--8 节
9--10 节 注：本学期上课时间：自 2011 年 2 月 21 日至 2010 年 6 月 19 日（共 17 周）
五
数据通信（双）
操作系统 体育 逸 B-205 逸 B-313
1--2 节
（一）逸 B-205 计算机 组成与 系统结 构实验 （二） 计算机 组成与 系统结 构实验 （一） （二）逸 B-207 中国近代史纲要 数字信号处理 （一） 仙 Ⅱ -212 （二） 仙Ⅱ -213 仙Ⅰ-320 （一） 逸 B-205 （二） 逸 B-207
18-2
南京大学 2010-2011 学年第二学期仙林校区
计算机科学与技术系 授课计划及课程表 计算机科学与技术系 授课计划及课程表
周学时 课程名称
1、计算机程序设计语言 2、数据挖掘初步 3、数字图像处理 4、软件工程 5、编译原理 6、人工智能 7、计算机网络实验 8、 9、 10、 11、 12、
(三年级 三年级) 三年级
班号： 班号：081221 学生人数： 学生人数：165 人
合班上课 习 题 修读 人数
165 165 165 166
课程 类型
选 选 选 选 核 选 核
学 分
2 2 3 3 4.5 3 2
合 计
2 2 3 3 6 3 2
并发进程控制讲义-南京大学
– 竞争关系（间接制约关系）
解决手段，进程互斥访问
– 若干个进程要访问同一共享资源时，任何时刻最多允许一 个进程访问，其他进程必须等待，直到占有资源的进程释 放该资源
– 协作关系（直接制约关系）
解决手段，进程同步
– 两个以上的进程基于某个条件来协调它们的活动。一个进 程的执行依赖于其协作进程的消息或信号，当没有得到该 消息或信号时需要等待，直到消息或信号到达时被唤醒
– 解：
R(P1) = {x, y}, R(P2) = {z}, R(P3) = {a, b}, R(P4) = {c} W(P1) = {a}, W(P2) = {b}, W(P3) = {c}, W(P4) = {w} P1和P2的上述集合满足Bernstein条件，可并发执行。
并发进程概
364
输入机 处理器 磁带机
处理器的利用率 = 52n/(78n + 52 + 20) ≈ 67%, 当n →∞
并发进程概述
并发程序设计举例二（无关进程）
– 进程A，由指令a1, a2, a3组成； – 进程B，由指令b1, b2, b3组成。 – A与B并发执行，则实际的指令执行序列？
a1 a1 b1 b1 a1 b1
– 进程的互斥关系是一种特殊的进程同步关系
并发进程概述
并发程序设计的优点：
– 对于单处理器系统，可让处理器和个I/O设备同 时工作，发挥硬件的并行能力 – 对于多处理器系统，可让各进程在不同的处理 器上并行执行，加快计算速度 – 简化程序设计任务
并发进程概述
采用并发程序设计的目的
– 充分发挥硬件的并行工作能力，提高系统效率 – 是多道程序设计的基础
并发进程概述
并发程序设计
解决手段，进程互斥访问
– 若干个进程要访问同一共享资源时，任何时刻最多允许一 个进程访问，其他进程必须等待，直到占有资源的进程释 放该资源
– 协作关系（直接制约关系）
解决手段，进程同步
– 两个以上的进程基于某个条件来协调它们的活动。一个进 程的执行依赖于其协作进程的消息或信号，当没有得到该 消息或信号时需要等待，直到消息或信号到达时被唤醒
– 解：
R(P1) = {x, y}, R(P2) = {z}, R(P3) = {a, b}, R(P4) = {c} W(P1) = {a}, W(P2) = {b}, W(P3) = {c}, W(P4) = {w} P1和P2的上述集合满足Bernstein条件，可并发执行。
并发进程概
364
输入机 处理器 磁带机
处理器的利用率 = 52n/(78n + 52 + 20) ≈ 67%, 当n →∞
并发进程概述
并发程序设计举例二（无关进程）
– 进程A，由指令a1, a2, a3组成； – 进程B，由指令b1, b2, b3组成。 – A与B并发执行，则实际的指令执行序列？
a1 a1 b1 b1 a1 b1
– 进程的互斥关系是一种特殊的进程同步关系
并发进程概述
并发程序设计的优点：
– 对于单处理器系统，可让处理器和个I/O设备同 时工作，发挥硬件的并行能力 – 对于多处理器系统，可让各进程在不同的处理 器上并行执行，加快计算速度 – 简化程序设计任务
并发进程概述
采用并发程序设计的目的
– 充分发挥硬件的并行工作能力，提高系统效率 – 是多道程序设计的基础
并发进程概述
并发程序设计
《操作系统》PPT课件 (2)
哈希表
页架号 页内位移
物理地址
精选课件ppt
页架号 反向页表
63
快表的地址转换
页号 页内位移
逻辑地址
页号 页架号
页架号 页内位移 物理地址
快表
精选课件ppt
64
提高速度 增加成本 快慢结合（关键在命中率）
精选课件ppt
27
数据库
存储分块表 分开设置两个存储管理表：已经使用分区
表和自由分区表 自由存储块链
精选课件ppt
28
两个存储管理表
区号 大小 位置 状态 区号 大小 位置 状态
1 8K 312K 已分 1 32K 352K 空闲
2 32K 320K 已分 2
空
3
空 3 520K 504K 空闲
0 15 1 17 2 20 3 39 4 18 5 22
要求把逻辑地址转 换成物理地址
页表
精选课件ppt
58
•4101=0001000000000101B 得P=4，
d=5
P
d
•由P=4查P=18
•物理地址拼接 P
d
000100100000000101B=4805H
精选课件ppt
59
问题： 页表放在哪里，整个系统的页表空间多大 对系统的效能有何影响
尽可能利用低地址，高地址处留有 较大的空间。
精选课件ppt
37
最佳适应法
最佳适应法要求空闲区按大小递增的次序 组织空闲区表或队列。 优点：若系统中存在一个和申请区大小相 同的空闲区，则必定被选中。
若不存在这样的空闲区，选中的是 满足要求的最小空闲区。 缺点： 容易产生碎片。
精选课件ppt
38
相关主题
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– 程序计数器 – 指令寄存器
机器指令
指令是指示计算机执行某些操作的命令，一台计算机的所 有指令的集合，称为指令系统，反映机器的功能和能力 指令系统可分为：
– 复杂指令系统(CISC)、精简指令系统(RISC)
指令分类
– 按功能分：
运算（算术运算、逻辑运算、移位运算） 程序控制（转移、子程序调用、返回） 数据传送（一般传送、堆栈操作、数据交换） 输入/输出指令
信号处理程 序执行结束 ，执行 sigreturn( )
断点返回
应用程序
用户空间
系统空间
中断或异常服务
信号处 理程序
当前进程因中
在返回用户态之前， 陷入
应用程序 继续执行
从内核
进程
– I/O操作正常结束 – I/O操作发生故障 – I/O操作发生异常
中断的优先级
优先级
– 同时有多个中断事件发生时，中断装置按一定 顺序对其作出响应，其先后顺序即优先级
– 优先级设定的原则
按造成计算机系统出错的严重程度划分 例，机器校验中断 》自愿性中断 》程序性中断 》 外部中断 》输入输出中断 》重启动中断
– 程序基本状态（程序计数器、条件码、状态位） – 中断码
中断技术
什么是中断？ 中断源分类 中断装置 中断处理程序 中断的优先级和多重中断
什么是中断？
中断是用来向CPU报告某设备已完成某项 操作的手段，是并发程序的基础。 中断是指程序执行过程中，当发生某个事 件时，？终止CPU上现行程序的运行，引 出处理该事件的服务程序执行的过程。 中断事件处理需要硬件（中断装置）和软
– 即时处理
Linux中断处理
中断中断
快中断
快中断处理
进程正在运行
慢中断
上半部分处理 排队下半部分
自陷
系统调用处理
用户态 核心态
从系统调用返回 ret_from_sys_call
调度下半部分 do_bottom_half( )/ do_softirq( )
处理积累的信号
快中断与慢中断区别
慢中断处理前需要保存所有寄存器的值， 而快中断仅需保存会被内核使用的寄存器 的值 慢中断处理时，不关中断，快中断处理时， 关中断 慢中断处理完成后，通常不立即返回被中
具体功能：
– 捕获中断源，响应中断请求 – 保护现场 – 启动处理中断事件的中断处理程序，CPU从目
32位处理器的PC机通常的中断硬件 结构
IRQ0 时钟
键盘
tty2
INT
主中断
tty1
控制器
系
CPU
统 数
据
总
INTA
线
主中断
IRQ8实 时时钟
中断装置工作过程演示
中断源 中断装置
写
现行PSW
PSW寄存器
处理器状态
特权指令的执行限制，使处理器必须能区分当前 运行的程序是操作系统还是普通应用程序 处理器状态：
– 管理状态（特权状态、系统状态、特态、管态），能 执行所有机器指令
– 用户状态（目标状态、用户模式、常态、目态），只 能执行非特权指令
中断导致状态转换
程序状态字(PSW)
用于区别不同的处理器工作状态 每个程序都有一个与其执行相关的PSW， 而每个处理器均设置一组相关寄存器用于 存储PSW信息 PSW的主要内容
中断控制部件
控制
读
1#中断向量 内存
中断处理程序
处理中断事件的程序
具体功能：
– 保护一些未被硬件保护的现场信息
– 识别中断源，分析中断产生的原因
– 处理发生的中断事件
– 恢复正常操作
0
实现方法：
1
0#入口地址 1#入口地址
中断事件处理
中断和异常的一般处理过程 硬件故障中断 程序性中断（浮点溢出、非法指令） 输入输出中断
– 内中断（异常）
通路校验错、主存奇偶校验错、非法操作码、地址
中断与异常的区别
中断特点：
– 与现行指令无关 – 发生时间与CPU所处状态无关 – 两条指令之间才能响应中断 – 可被屏蔽 – 可嵌套
异常特点：
– 由现行指令执行而引起 – 在目态发生 – 可在一个指令周期内处理
中断装置
定义：
– 发现中断源并产生中断的硬件，通常包括逻辑 电路和中断寄存器
操作系统
（处理器管理）
Email:
主要内容
什么是处理器管理？ 处理器的相关知识 中断技术 进程与线程 处理器调度 作业管理与调度
什么是处理器管理？
处理器管理是操作系统的重要组成部分， 负责管理、调度和分派计算机系统的重要 资源——处理器，并控制程序执行。 涉及两方面内容
– 处理器 – 运行的程序（进程）
Minix中断处理
类似于linux的低半处理方式
– 目的:为了缩短屏蔽中断的时间, 提高系统并发工 作的能力
– 一种任务延迟处理机制, 核心代码在关中断的核 心态完成与中断事件有关的基本处理, 另外一部 分耗时的工作留在中断处理例程之外, 在开中断 的非核心态完成。
– 这些非核心态运行的代码，在Minix中被组织成
处理器的相关知识
处理器 寄存器 机器指令 处理器状态 程序状态字(PSW, Program Status Word)
处理器
内部组成：
– 控制器 – 运算器 – 寄存器 – 中断装置 – 输入/输出电路 – 高速缓存(Cache)
寄存器
通用寄存器 数据寄存器 地址寄存器 I/O地址寄存器 I/O缓冲寄存器 控制寄存器
中断的优先级和多重中断
中断优先级的设计导致：
– 中断屏蔽
高优先级的中断响应过程中，应屏蔽低优先级的中 断 有些中断是不能被屏蔽的，如自愿访管中断
多重中断事件的处理
中断处理过程中，又产生了新的中断事件
– 串行处理
中断处理过程中关中断
– 嵌套处理
开中断，暂停当前执行的中断处理程序，转而执行 更高优先级的中断处理程序
信号机制
一种模拟硬件中断的简单通信机制（软件 中断）
– 内核向进程（进程发生异常，向其通知） – 进程向进程（进程间通信，发送某个事件）
signal, kill POSIX定义的信号类型（终端，Ctrl+C，2）
– Ctrl + Z，SIGSTOP
信号的检测与处理流程
发送信号 断点
执行信号处 理程序
中断源分类
中断源：
– 引起中断的事件
按中断事件的性质和激活的手段分：
– 强迫性中断事件
机器故障、程序性错误（异常）、外部中断、输入 输出中断事件、…
– 自愿性中断事件
中断源分类
内外的划分标准：
– 处理器和主存为内，其他硬件为外
按中断信号的来源分：
– 外中断（中断）
电源故障中断、时钟中断（外部）、控制台中断、 输入输出中断、…
机器指令
指令是指示计算机执行某些操作的命令，一台计算机的所 有指令的集合，称为指令系统，反映机器的功能和能力 指令系统可分为：
– 复杂指令系统(CISC)、精简指令系统(RISC)
指令分类
– 按功能分：
运算（算术运算、逻辑运算、移位运算） 程序控制（转移、子程序调用、返回） 数据传送（一般传送、堆栈操作、数据交换） 输入/输出指令
信号处理程 序执行结束 ，执行 sigreturn( )
断点返回
应用程序
用户空间
系统空间
中断或异常服务
信号处 理程序
当前进程因中
在返回用户态之前， 陷入
应用程序 继续执行
从内核
进程
– I/O操作正常结束 – I/O操作发生故障 – I/O操作发生异常
中断的优先级
优先级
– 同时有多个中断事件发生时，中断装置按一定 顺序对其作出响应，其先后顺序即优先级
– 优先级设定的原则
按造成计算机系统出错的严重程度划分 例，机器校验中断 》自愿性中断 》程序性中断 》 外部中断 》输入输出中断 》重启动中断
– 程序基本状态（程序计数器、条件码、状态位） – 中断码
中断技术
什么是中断？ 中断源分类 中断装置 中断处理程序 中断的优先级和多重中断
什么是中断？
中断是用来向CPU报告某设备已完成某项 操作的手段，是并发程序的基础。 中断是指程序执行过程中，当发生某个事 件时，？终止CPU上现行程序的运行，引 出处理该事件的服务程序执行的过程。 中断事件处理需要硬件（中断装置）和软
– 即时处理
Linux中断处理
中断中断
快中断
快中断处理
进程正在运行
慢中断
上半部分处理 排队下半部分
自陷
系统调用处理
用户态 核心态
从系统调用返回 ret_from_sys_call
调度下半部分 do_bottom_half( )/ do_softirq( )
处理积累的信号
快中断与慢中断区别
慢中断处理前需要保存所有寄存器的值， 而快中断仅需保存会被内核使用的寄存器 的值 慢中断处理时，不关中断，快中断处理时， 关中断 慢中断处理完成后，通常不立即返回被中
具体功能：
– 捕获中断源，响应中断请求 – 保护现场 – 启动处理中断事件的中断处理程序，CPU从目
32位处理器的PC机通常的中断硬件 结构
IRQ0 时钟
键盘
tty2
INT
主中断
tty1
控制器
系
CPU
统 数
据
总
INTA
线
主中断
IRQ8实 时时钟
中断装置工作过程演示
中断源 中断装置
写
现行PSW
PSW寄存器
处理器状态
特权指令的执行限制，使处理器必须能区分当前 运行的程序是操作系统还是普通应用程序 处理器状态：
– 管理状态（特权状态、系统状态、特态、管态），能 执行所有机器指令
– 用户状态（目标状态、用户模式、常态、目态），只 能执行非特权指令
中断导致状态转换
程序状态字(PSW)
用于区别不同的处理器工作状态 每个程序都有一个与其执行相关的PSW， 而每个处理器均设置一组相关寄存器用于 存储PSW信息 PSW的主要内容
中断控制部件
控制
读
1#中断向量 内存
中断处理程序
处理中断事件的程序
具体功能：
– 保护一些未被硬件保护的现场信息
– 识别中断源，分析中断产生的原因
– 处理发生的中断事件
– 恢复正常操作
0
实现方法：
1
0#入口地址 1#入口地址
中断事件处理
中断和异常的一般处理过程 硬件故障中断 程序性中断（浮点溢出、非法指令） 输入输出中断
– 内中断（异常）
通路校验错、主存奇偶校验错、非法操作码、地址
中断与异常的区别
中断特点：
– 与现行指令无关 – 发生时间与CPU所处状态无关 – 两条指令之间才能响应中断 – 可被屏蔽 – 可嵌套
异常特点：
– 由现行指令执行而引起 – 在目态发生 – 可在一个指令周期内处理
中断装置
定义：
– 发现中断源并产生中断的硬件，通常包括逻辑 电路和中断寄存器
操作系统
（处理器管理）
Email:
主要内容
什么是处理器管理？ 处理器的相关知识 中断技术 进程与线程 处理器调度 作业管理与调度
什么是处理器管理？
处理器管理是操作系统的重要组成部分， 负责管理、调度和分派计算机系统的重要 资源——处理器，并控制程序执行。 涉及两方面内容
– 处理器 – 运行的程序（进程）
Minix中断处理
类似于linux的低半处理方式
– 目的:为了缩短屏蔽中断的时间, 提高系统并发工 作的能力
– 一种任务延迟处理机制, 核心代码在关中断的核 心态完成与中断事件有关的基本处理, 另外一部 分耗时的工作留在中断处理例程之外, 在开中断 的非核心态完成。
– 这些非核心态运行的代码，在Minix中被组织成
处理器的相关知识
处理器 寄存器 机器指令 处理器状态 程序状态字(PSW, Program Status Word)
处理器
内部组成：
– 控制器 – 运算器 – 寄存器 – 中断装置 – 输入/输出电路 – 高速缓存(Cache)
寄存器
通用寄存器 数据寄存器 地址寄存器 I/O地址寄存器 I/O缓冲寄存器 控制寄存器
中断的优先级和多重中断
中断优先级的设计导致：
– 中断屏蔽
高优先级的中断响应过程中，应屏蔽低优先级的中 断 有些中断是不能被屏蔽的，如自愿访管中断
多重中断事件的处理
中断处理过程中，又产生了新的中断事件
– 串行处理
中断处理过程中关中断
– 嵌套处理
开中断，暂停当前执行的中断处理程序，转而执行 更高优先级的中断处理程序
信号机制
一种模拟硬件中断的简单通信机制（软件 中断）
– 内核向进程（进程发生异常，向其通知） – 进程向进程（进程间通信，发送某个事件）
signal, kill POSIX定义的信号类型（终端，Ctrl+C，2）
– Ctrl + Z，SIGSTOP
信号的检测与处理流程
发送信号 断点
执行信号处 理程序
中断源分类
中断源：
– 引起中断的事件
按中断事件的性质和激活的手段分：
– 强迫性中断事件
机器故障、程序性错误（异常）、外部中断、输入 输出中断事件、…
– 自愿性中断事件
中断源分类
内外的划分标准：
– 处理器和主存为内，其他硬件为外
按中断信号的来源分：
– 外中断（中断）
电源故障中断、时钟中断（外部）、控制台中断、 输入输出中断、…