第二章 操作系统的运行环境.ppt

第二章操作系统的运行环境 1 § 硬件环境§ 硬件环境 OS WINDOW dos . UNIX .应用程序裸机(硬件)任何系统软件都是硬件功能的延伸,并且都是建立在硬件的基础上,,,本节主要讨论操作系统要用到的基本的硬件技术和概念. 2 中央处理机(CPU) 1. OS 作为一个程序要在 CPU 上运行单个 CPU –––单机系统多个 CPU –––多机系统 3 ,计算机的指令系统中的指令必须分为两部分特权指令非特权指令特权指令定义: 指令系统中那些只能由 OS 使用的指令。用途: 启动外部设备,设置时钟,清内存等。用户只能使用非特权指令,只有 OS 才能使用所有指令(包括特权指令)。在单用户单任务的环境下, CPU 有时执行用户程序,有时执行操作系统的程序。如何识别当前的使用者是操作系统还是一般用户, 这赖于处理机状态的标识, 它将处理机工作状态划分为:管态、目态。?管态(系统态) 一般指操作系统管理程序运行的状态?简称管态,即 OS 运行态, 此时可使用特权指令和非特权指令。 CPU 如何知道什么时候可以运行特权指令?5 ?目态(用户态) 用户程序运行态,只允许访问用户程序自己的存贮区域,如果用户程序在执行时,企图访问 OS 所在的区域或想使用某个特权指令 ( 如改变指令计算器的内容),将立即被捕俘,而被迫中止执行,然后由 OS 处理这一事件,这样保证了 OS 的权利和使其程序不会被破坏。当处理机处在目态中, 不可使用特权指令。 6 (PSW) 为了解决这些问题,所有的计算机都有若干的特殊寄存器。同时还有一个专门的寄存器用来指示处理器状态的,程序状态字。 CPU 具体是通过什么方法,来识别处理器的状态?以及处理器何以知道它要执行哪条指令? 7 (1) 用特殊的寄存器存放状态 PC –––程序计数器,指示下一条要执行的指令。 PSW –––程序状态字,指示处理机状态。 PSW 包含: 条件码:反映指令执行后的结果特征。中断屏蔽码:指出是否允许中断(中断优先级) CPU 的工作状态:管态还是目态。 IR:指令寄存器 MAR MBR IOAR IOBR 8 (2) M68000 的程序状态字 (微机) 16 位字 P20 PIC2 -1 TSI 2XNZVC I 1I 0 1513108430 自陷中断位(跟踪) CPU 状态位 1:管态 0:目态中断屏蔽位负数结果为 0 溢出…进位标志位条件码 Trap ?连机调试,排错用优先级 0?7 9 (3) 不同的机器有不同的 PSW ,如: 8088 ( FLAG) A TPZC 溢出 SDO …… 1510去向(增减) 跟踪符号零辅助进程奇偶进位 10