操作系统教程第5版第2章【处理器管理】
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特权指令是指只能提供给操作系统的核心程序使 用的指令。
如：启动I/O设备、设置时钟、控制中断屏蔽位、 清主存、建立存储键，加载PSW等。
8
特权指令和非特权指令
操作系统需要两种CPU状态 （1）内核态：运行操作系统程序 （2）用户态：运行用户程序 特权指令：只能由操作系统使用，用户程序不能使用 的指令。 非特权指令：用户程序可使用的指令
允许多个程序同时进入内存并运行，其目的是为了提高系 统效率。
1个PC，程序顺序执行
虚拟，4个逻辑PC
A
D
B
C
C
B
D
A BC D A
多道程序设计
轮流执行 宏观上并发执行
time
36
并发环境与并发程序
并发环境：一段时间间隔内，单处理器上有两个或两
个以上的程序同时处于开始运行但尚未结束的状态，
并且次序不是事先确定的。
6
2.特权指令与非特权指令(1)
机器指令的集合称指令系统
(1)数据处理类指令； (2)转移类指令； (3)数据传送类指令； (4)移位与字符串指令； (5)I/O类指令。
7
特权指令与非特权指令(2)
从资源管理和控制程序执行的角度出发，必须把 指令系统中的指令分作两部分：特权指令和非特 权指令。
如算术溢出、除零、取数时的奇偶错，访存地址时越界或执 行了“陷入指令”等，这时硬件改变了CPU当前的执行流程， 转到相应的错误处理程序或异常处理程序或执行系统调用。
16
中断/异常的概念
事件的发生改变了 处理器的控制流
CPU对系统发生的某一个事件作出的一种反应。
CPU暂停正在执行程序，保留现场后自动转去执 行相应事件的处理程序，处理完成后返回断点， 继续执行被打断的程序。
自愿性中断事件：自愿性中断事件是正在运行的程序 所期待的事件(机器执行到一条访管指令)。
28
按中断事件的性质和激活方式划分图示
机器故障中断事件
程序性中断事件
输入输出中断事件 外部中断事件
运行程序 访管指令
运行程序
中断装置
中断装置
中断处理 程序
中断处理 程序
29
2.按事件来源和实现手段分类
按事件来源 和实现手段 分类
47
上下文切换
将CPU硬件状态从一个进程换到另一个进程的过 程称为上下文切换
进程运行时（上CPU），其硬件状态保存在CPU 上的寄存器中
寄存器：程序计数器、程序状态字寄存器、栈 指针、通用寄存器、其他控制寄存器的值
进程不运行时（被撤下），这些寄存器的值保 存在进程控制块PCB中，当操作系统要运行一 个新的进程时，将PCB中的相关值送到对应的 寄存器中
起，置于磁盘对换区中； 系统出现某种故障，需要暂时挂起一些进程，以便
消除故障； 用户在调试程序的过程中，可以请求挂起其进程，
以便进行某种检查和修改。
45
具有挂起功能的进程状态及其转换（七状态）
提交
挂起 就绪态
等待事件结束 挂起
挂起 等待态
新建态 提交
解除 挂起
挂起
运行态
解除 挂起
挂起
选中 落选
运行进程用完了时间片，一
个高优先级进程进入就绪态
（1）就绪运行
运 ，抢占正在运行的进程
调度程序选择一个
进程运行 （1）
行
就 绪
（2（）4）（3）（3等 待）运行当某请等等一个求待待个事OIS/进件服O处程发务理等生待时
（4）等待就绪
所期待的事件发生了
42
进程的其他状态
创建
• •
已完成创建一进程所必要的工作(PID、PCB) 但未同意执行该进程（因为资源有限）
所需的；
异常是由处理器正在执行现行指令而引起的，一条指令执 行期间允许响应异常，异常处理程序提供的服务是为当前 进程所用的。 异常包括很多方面，有出错(fault)，也有陷入(trap)等。
32
中断和异常的区别
类别
原因
异步/同步
返回行为
中断 来自I/O设备的信号 异步
总是返回到下一条指令
陷阱 有意的异常
R1和R2介于两者之间
不同级别能够允许的指令集合不同
10
3、内核态和用户态
计算机程序
系统程序 管理分配资源
应用程序 申请使用资源
执行系统程序 内核态 CPU 执行应用程序 用户态
11
CPU状态 内核态和用户态
内核态：认为处理器正在执行可信系统软件，全 部机器指令可以在处理器上执行，程序可以访问 所有内存单元和系统资源，并具有改变处理器状 态的能力
48
2.进程控制块
进 程 控 制 块 PCB ， 是 操 作 系 统 用 于 记 录 和 刻 划 进 程状态及有关信息的数据结构。
也是操作系统掌握进程的唯一资料结构，它包括 了进程执行时的情况，以及进程让出处理器后所 处的状态、断点等信息。
SP
其他内容：共 享库，内存映 射文件
临时变量
PC
14
2.2 中断技术
2.2.1 中断概念 2.2.2 中断源分类 2.2.3 中断和异常的响应及服务 2.2.4 中断事件处理 2.2.5 中断优先级和多重中断 2.2.6 Linux中断处理 2.2.7 Windows 2003中断处理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ15
为什么引入 中断/异常
请区分出 特权指令和非特权指令
启动I/O 控制转移 内存清零 修改程序状态字
设置时钟 算术运算 允许/禁止中断 访管指令
取数指令 停机
9
特权指令和非特权指令
X86支持4个处理器特权级别
R0
特权环：R0、R1、R2和R3 从R0到R3，特权能力由高到低
R1 R2 R3
R0相当于内核态，R3相当于用户态，
需要硬件提供基本运行机制： 处理器具有特权级别，能在不同的特权级运行
不同的指令集合（特权指令与非特权指令） 硬件机制可将OS与用户程序隔离
5
处理器的状态（模式MODE）
现代处理器通常将CPU状态设计划分为两种、三种或 者四种。
在程序状态字寄存器PSW中专门设置一位，根据运行 程序对资源和指令的使用权限而设置不同的CPU状态 。
40
进程的三种基本状态
进程的三种基本状态： 运行态、就绪态、等待态
运行态：占有CPU，并在CPU上运行 就绪态：已经具备运行条件，但由于没有空闲CPU， 而暂时不能运行 等待态：因等待某一事件而暂时不能运行（如等待 读盘结束）
又称为阻塞态 /封锁态 /睡眠态
41
三种基本状态及转换
（2）运行就绪
同步
故障 潜在可恢复的错误 同步
终止 不可恢复的错误 同步
总是返回到下一条指令 返回到当前指令 不会返回
处理发生故障的指令， 并返回当前这条指令
比如：int $0x80
发生的故障不可恢复，不返回 33
2.3 进程及其实现
2.3.1 进程的定义和属性 2.3.2 进程的状态和转换 2.3.3 进程的描述和组成 2.3.4 进程切换与模式切换 2.3.5 进程的控制和管理
中断的引入：为了支持CPU和设备之间的并行操作
当cpu启动设备进行输入/输出后，设备可以独立工作，cpu转 去处理与此次输入/输出不相关的工作,当设备完成输入/输出 后，通过向cpu发中断报告此次输入/输出的结果，让cpu决定 如何处理以后的事情。
异常的引入：表示CPU执行指令时本身出现的问题
18
中断
19
中断
20
中断
21
中断
22
中断
23
异常
24
异常
25
异常
26
异常
27
2.2.2 中断源分类
1.按中断事件的性质和激活的手段分类：
强迫性中断事件：强迫性中断事件不是正在运行的程 序所期待的，而是由于某种事故或外部请求信息所引 起的，分为： 机器故障中断事件 程序性中断事件 外部中断事件 输入输出中断事件
A
B
A
B
B
A
B
A
在并发环境下执行的并发程序，用进程来刻画。
37
进程的定义
定义：进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合
上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独
立单位，又称 任务
进程的特点
• 程序的一次执行过程 • 是正在运行程序的抽象 • 将一个CPU变换成多个虚拟CPU • 系统资源以进程为单位分配，如内存、文件、… • 每个具有独立的地址空间 • 操作系统将CPU调度给需要的进程
• 终止执行后，进程进入该状态 终止 • 可完成一些数据统计工作
• 资源回收
• 用于调节负责 挂起 • 进程不占用内存空间，其进程映象交换到磁
盘上
43
五状态模型
创建
允许 就绪
中断 调度算法分派
退出 运行
终止
I/O操作或事件完成
I/O操作或事件的等待
等待
44
3. 进程的挂起
进程为什么要有“挂起”状态? 进程挂起的原因 ? 主存资源不能满足进程运行的需求，把某些进程挂
硬件
操作系统运行机制
操作系统运行环境
系统调用
（1）CPU状态
（2）中断/异常机制
2
2.1 中央处理器
处理器由运算器、控制器、一系列寄存器以及高 速缓存构成 两类寄存器： （1）用户可见寄存器：高级语言编译器通过优化 算法分配并使用之，以减少程序访问内存次数 （2）控制和状态寄存器：用于控制处理器的操作 ，通常由操作系统代码使用
出现等 待事件
终止态
就绪态
等待事件结束
等待态
46
进程的上下文
操作系统中把进程物理实体和支持进程运行的环 境合称为进程上下文。
当系统调度新进程占有处理器时，新老进程随之 发生上下文切换。进程的运行被认为是在上下文 中执行。
进程上下文包括： 用户级上下文 系统级上下文 寄存器上下文
38
如何查看当前系统中有多少个进程？
39
进程控制块PCB
PCB：又称进程描述符，进程属性 操作系统用于管理控制进程的一个专门数据结构 记录进程的各种属性，描述进程的动态变化过程
PCB是系统感知进程存在的唯一标志 进程与PCB是一一对应的
进程表（在内存固定区域）：所有进程的PCB的集合. 进程表大小是确定的，也就确定了最多支持多少个进 程，即系统的并发度
用户态：认为处理器正在执行非可信系统软件， 无法执行特权指令，程序访问仅限于当前处理器 上执行程序所在的地址空间。
12
4、CPU状态之间的转换
用户态
内核态
唯一途径：中断，异常，陷入机制
内核态
用户态
设置程序状态字PSW
13
5、用户栈和核心栈
内核地址空间
栈
用户地址空间
进程地址空间
堆 数据段 代码段
函数调用，栈 传递参数
第2章 处理器管理
主要内容
中央处理器 中断技术 进程及其实现 线程及其实现 Linux进程与线程 处理器调度 处理器调度算法 Linux调度算法
1
回顾 操作系统的主要工作
应用程序
-----------------------虚机器界面
操作系统
-----------------------物理机器界面
硬中断 软中断
外中断(中断、异步中断) 内中断(异常、同步中断) 信号 软件中断
30
硬中断
外中断(中断或异步中断)
是指来自处理器之外的中断信号，包括时钟中断、 键盘中断、它机中断和设备中断等；
外中断又分可屏蔽中断和不可屏蔽中断，每个不同 中断具有不同的中断优先级，表示事件的紧急程度，在处 理高一级中断时，往往会屏蔽部分或全部低级中断。
特点： （1）是随机发生的
（2）是自动（硬件自动完成）处理的 （3）是可恢复的（被打断的程序继续执行）
17
中断/异常机制的作用
中断/异常 对于操作系统的重要性，就好比：汽车的
发动机，飞机的引擎 操作系统 是由“中断驱动”或者“事件驱动”的。
主要作用： 及时处理设备发来的中断请求 可使OS捕获用户程序提出的服务请求 防止用户程序执行过程中的破坏性活动
内中断(异常或同步中断)
是指来自处理器内部，通常由于程序执行中，发现 与当前指令关联的、不正常的、或是错误的事件。
31
中断和异常的区别
中断是由与现行指令无关的中断信号触发的(异步的)，且 中断的发生与CPU处在用户模式或内核模式无关，在两条机 器指令之间才可响应中断。 一般来说，中断处理程序提供的服务不是为当前进程
34
2.3.1 进程的定义和性质
进程是可并发执行的程序在某个数据集合上的一 次计算活动，也是操作系统进行资源分配和保护 的基本单位。
进程是一个既能用来共享资源，又能描述程序并 发执行过程的一个基本单位。
从多道程序设计技术分析进程
35
多道程序设计 如何管理在并发环境下同时执行
的程序？
多道程序设计
3
控制和状态寄存器
用于控制处理器的操作 在某种特权级别下可以访问、修改
常见的控制和状态寄存器 （1）程序计数器（PC） （2）指令寄存器（IR）记录最近取出的指令 （3）程序状态字（PSW）记录处理器的运行状态 （条件码、模式、控制位等信息）
4
操作系统的需求——保护
从操作系统的特征考虑：并发、共享 提出要求——实现保护与控制
如：启动I/O设备、设置时钟、控制中断屏蔽位、 清主存、建立存储键，加载PSW等。
8
特权指令和非特权指令
操作系统需要两种CPU状态 （1）内核态：运行操作系统程序 （2）用户态：运行用户程序 特权指令：只能由操作系统使用，用户程序不能使用 的指令。 非特权指令：用户程序可使用的指令
允许多个程序同时进入内存并运行，其目的是为了提高系 统效率。
1个PC，程序顺序执行
虚拟，4个逻辑PC
A
D
B
C
C
B
D
A BC D A
多道程序设计
轮流执行 宏观上并发执行
time
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并发环境与并发程序
并发环境：一段时间间隔内，单处理器上有两个或两
个以上的程序同时处于开始运行但尚未结束的状态，
并且次序不是事先确定的。
6
2.特权指令与非特权指令(1)
机器指令的集合称指令系统
(1)数据处理类指令； (2)转移类指令； (3)数据传送类指令； (4)移位与字符串指令； (5)I/O类指令。
7
特权指令与非特权指令(2)
从资源管理和控制程序执行的角度出发，必须把 指令系统中的指令分作两部分：特权指令和非特 权指令。
如算术溢出、除零、取数时的奇偶错，访存地址时越界或执 行了“陷入指令”等，这时硬件改变了CPU当前的执行流程， 转到相应的错误处理程序或异常处理程序或执行系统调用。
16
中断/异常的概念
事件的发生改变了 处理器的控制流
CPU对系统发生的某一个事件作出的一种反应。
CPU暂停正在执行程序，保留现场后自动转去执 行相应事件的处理程序，处理完成后返回断点， 继续执行被打断的程序。
自愿性中断事件：自愿性中断事件是正在运行的程序 所期待的事件(机器执行到一条访管指令)。
28
按中断事件的性质和激活方式划分图示
机器故障中断事件
程序性中断事件
输入输出中断事件 外部中断事件
运行程序 访管指令
运行程序
中断装置
中断装置
中断处理 程序
中断处理 程序
29
2.按事件来源和实现手段分类
按事件来源 和实现手段 分类
47
上下文切换
将CPU硬件状态从一个进程换到另一个进程的过 程称为上下文切换
进程运行时（上CPU），其硬件状态保存在CPU 上的寄存器中
寄存器：程序计数器、程序状态字寄存器、栈 指针、通用寄存器、其他控制寄存器的值
进程不运行时（被撤下），这些寄存器的值保 存在进程控制块PCB中，当操作系统要运行一 个新的进程时，将PCB中的相关值送到对应的 寄存器中
起，置于磁盘对换区中； 系统出现某种故障，需要暂时挂起一些进程，以便
消除故障； 用户在调试程序的过程中，可以请求挂起其进程，
以便进行某种检查和修改。
45
具有挂起功能的进程状态及其转换（七状态）
提交
挂起 就绪态
等待事件结束 挂起
挂起 等待态
新建态 提交
解除 挂起
挂起
运行态
解除 挂起
挂起
选中 落选
运行进程用完了时间片，一
个高优先级进程进入就绪态
（1）就绪运行
运 ，抢占正在运行的进程
调度程序选择一个
进程运行 （1）
行
就 绪
（2（）4）（3）（3等 待）运行当某请等等一个求待待个事OIS/进件服O处程发务理等生待时
（4）等待就绪
所期待的事件发生了
42
进程的其他状态
创建
• •
已完成创建一进程所必要的工作(PID、PCB) 但未同意执行该进程（因为资源有限）
所需的；
异常是由处理器正在执行现行指令而引起的，一条指令执 行期间允许响应异常，异常处理程序提供的服务是为当前 进程所用的。 异常包括很多方面，有出错(fault)，也有陷入(trap)等。
32
中断和异常的区别
类别
原因
异步/同步
返回行为
中断 来自I/O设备的信号 异步
总是返回到下一条指令
陷阱 有意的异常
R1和R2介于两者之间
不同级别能够允许的指令集合不同
10
3、内核态和用户态
计算机程序
系统程序 管理分配资源
应用程序 申请使用资源
执行系统程序 内核态 CPU 执行应用程序 用户态
11
CPU状态 内核态和用户态
内核态：认为处理器正在执行可信系统软件，全 部机器指令可以在处理器上执行，程序可以访问 所有内存单元和系统资源，并具有改变处理器状 态的能力
48
2.进程控制块
进 程 控 制 块 PCB ， 是 操 作 系 统 用 于 记 录 和 刻 划 进 程状态及有关信息的数据结构。
也是操作系统掌握进程的唯一资料结构，它包括 了进程执行时的情况，以及进程让出处理器后所 处的状态、断点等信息。
SP
其他内容：共 享库，内存映 射文件
临时变量
PC
14
2.2 中断技术
2.2.1 中断概念 2.2.2 中断源分类 2.2.3 中断和异常的响应及服务 2.2.4 中断事件处理 2.2.5 中断优先级和多重中断 2.2.6 Linux中断处理 2.2.7 Windows 2003中断处理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ15
为什么引入 中断/异常
请区分出 特权指令和非特权指令
启动I/O 控制转移 内存清零 修改程序状态字
设置时钟 算术运算 允许/禁止中断 访管指令
取数指令 停机
9
特权指令和非特权指令
X86支持4个处理器特权级别
R0
特权环：R0、R1、R2和R3 从R0到R3，特权能力由高到低
R1 R2 R3
R0相当于内核态，R3相当于用户态，
需要硬件提供基本运行机制： 处理器具有特权级别，能在不同的特权级运行
不同的指令集合（特权指令与非特权指令） 硬件机制可将OS与用户程序隔离
5
处理器的状态（模式MODE）
现代处理器通常将CPU状态设计划分为两种、三种或 者四种。
在程序状态字寄存器PSW中专门设置一位，根据运行 程序对资源和指令的使用权限而设置不同的CPU状态 。
40
进程的三种基本状态
进程的三种基本状态： 运行态、就绪态、等待态
运行态：占有CPU，并在CPU上运行 就绪态：已经具备运行条件，但由于没有空闲CPU， 而暂时不能运行 等待态：因等待某一事件而暂时不能运行（如等待 读盘结束）
又称为阻塞态 /封锁态 /睡眠态
41
三种基本状态及转换
（2）运行就绪
同步
故障 潜在可恢复的错误 同步
终止 不可恢复的错误 同步
总是返回到下一条指令 返回到当前指令 不会返回
处理发生故障的指令， 并返回当前这条指令
比如：int $0x80
发生的故障不可恢复，不返回 33
2.3 进程及其实现
2.3.1 进程的定义和属性 2.3.2 进程的状态和转换 2.3.3 进程的描述和组成 2.3.4 进程切换与模式切换 2.3.5 进程的控制和管理
中断的引入：为了支持CPU和设备之间的并行操作
当cpu启动设备进行输入/输出后，设备可以独立工作，cpu转 去处理与此次输入/输出不相关的工作,当设备完成输入/输出 后，通过向cpu发中断报告此次输入/输出的结果，让cpu决定 如何处理以后的事情。
异常的引入：表示CPU执行指令时本身出现的问题
18
中断
19
中断
20
中断
21
中断
22
中断
23
异常
24
异常
25
异常
26
异常
27
2.2.2 中断源分类
1.按中断事件的性质和激活的手段分类：
强迫性中断事件：强迫性中断事件不是正在运行的程 序所期待的，而是由于某种事故或外部请求信息所引 起的，分为： 机器故障中断事件 程序性中断事件 外部中断事件 输入输出中断事件
A
B
A
B
B
A
B
A
在并发环境下执行的并发程序，用进程来刻画。
37
进程的定义
定义：进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合
上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独
立单位，又称 任务
进程的特点
• 程序的一次执行过程 • 是正在运行程序的抽象 • 将一个CPU变换成多个虚拟CPU • 系统资源以进程为单位分配，如内存、文件、… • 每个具有独立的地址空间 • 操作系统将CPU调度给需要的进程
• 终止执行后，进程进入该状态 终止 • 可完成一些数据统计工作
• 资源回收
• 用于调节负责 挂起 • 进程不占用内存空间，其进程映象交换到磁
盘上
43
五状态模型
创建
允许 就绪
中断 调度算法分派
退出 运行
终止
I/O操作或事件完成
I/O操作或事件的等待
等待
44
3. 进程的挂起
进程为什么要有“挂起”状态? 进程挂起的原因 ? 主存资源不能满足进程运行的需求，把某些进程挂
硬件
操作系统运行机制
操作系统运行环境
系统调用
（1）CPU状态
（2）中断/异常机制
2
2.1 中央处理器
处理器由运算器、控制器、一系列寄存器以及高 速缓存构成 两类寄存器： （1）用户可见寄存器：高级语言编译器通过优化 算法分配并使用之，以减少程序访问内存次数 （2）控制和状态寄存器：用于控制处理器的操作 ，通常由操作系统代码使用
出现等 待事件
终止态
就绪态
等待事件结束
等待态
46
进程的上下文
操作系统中把进程物理实体和支持进程运行的环 境合称为进程上下文。
当系统调度新进程占有处理器时，新老进程随之 发生上下文切换。进程的运行被认为是在上下文 中执行。
进程上下文包括： 用户级上下文 系统级上下文 寄存器上下文
38
如何查看当前系统中有多少个进程？
39
进程控制块PCB
PCB：又称进程描述符，进程属性 操作系统用于管理控制进程的一个专门数据结构 记录进程的各种属性，描述进程的动态变化过程
PCB是系统感知进程存在的唯一标志 进程与PCB是一一对应的
进程表（在内存固定区域）：所有进程的PCB的集合. 进程表大小是确定的，也就确定了最多支持多少个进 程，即系统的并发度
用户态：认为处理器正在执行非可信系统软件， 无法执行特权指令，程序访问仅限于当前处理器 上执行程序所在的地址空间。
12
4、CPU状态之间的转换
用户态
内核态
唯一途径：中断，异常，陷入机制
内核态
用户态
设置程序状态字PSW
13
5、用户栈和核心栈
内核地址空间
栈
用户地址空间
进程地址空间
堆 数据段 代码段
函数调用，栈 传递参数
第2章 处理器管理
主要内容
中央处理器 中断技术 进程及其实现 线程及其实现 Linux进程与线程 处理器调度 处理器调度算法 Linux调度算法
1
回顾 操作系统的主要工作
应用程序
-----------------------虚机器界面
操作系统
-----------------------物理机器界面
硬中断 软中断
外中断(中断、异步中断) 内中断(异常、同步中断) 信号 软件中断
30
硬中断
外中断(中断或异步中断)
是指来自处理器之外的中断信号，包括时钟中断、 键盘中断、它机中断和设备中断等；
外中断又分可屏蔽中断和不可屏蔽中断，每个不同 中断具有不同的中断优先级，表示事件的紧急程度，在处 理高一级中断时，往往会屏蔽部分或全部低级中断。
特点： （1）是随机发生的
（2）是自动（硬件自动完成）处理的 （3）是可恢复的（被打断的程序继续执行）
17
中断/异常机制的作用
中断/异常 对于操作系统的重要性，就好比：汽车的
发动机，飞机的引擎 操作系统 是由“中断驱动”或者“事件驱动”的。
主要作用： 及时处理设备发来的中断请求 可使OS捕获用户程序提出的服务请求 防止用户程序执行过程中的破坏性活动
内中断(异常或同步中断)
是指来自处理器内部，通常由于程序执行中，发现 与当前指令关联的、不正常的、或是错误的事件。
31
中断和异常的区别
中断是由与现行指令无关的中断信号触发的(异步的)，且 中断的发生与CPU处在用户模式或内核模式无关，在两条机 器指令之间才可响应中断。 一般来说，中断处理程序提供的服务不是为当前进程
34
2.3.1 进程的定义和性质
进程是可并发执行的程序在某个数据集合上的一 次计算活动，也是操作系统进行资源分配和保护 的基本单位。
进程是一个既能用来共享资源，又能描述程序并 发执行过程的一个基本单位。
从多道程序设计技术分析进程
35
多道程序设计 如何管理在并发环境下同时执行
的程序？
多道程序设计
3
控制和状态寄存器
用于控制处理器的操作 在某种特权级别下可以访问、修改
常见的控制和状态寄存器 （1）程序计数器（PC） （2）指令寄存器（IR）记录最近取出的指令 （3）程序状态字（PSW）记录处理器的运行状态 （条件码、模式、控制位等信息）
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操作系统的需求——保护
从操作系统的特征考虑：并发、共享 提出要求——实现保护与控制