分时操作系统

缺：不能优先处理紧急任务

实时操作系统

硬实时

必须在严格规定事件内完成处理

软实时

能偶尔违反时间规定

操作系统的运行机制

程序如何运行

c语言代码——>(编译器)二进制——>（放入cpu一条一条执行）

  • 小黑框的”指令“：交互式命令接口

本章的指令：二进制机器指令

应用程序：普通程序员写的程序

内核程序：微软，苹果操作系统————>组成了”内核“

内核是操作系统最核心的部分，最接近硬件的部分

CPU的两种状态

  • 内核态（管态）：处于此状态说明运行内核程序，可执行特权指令
  • 用户态（目态）：只能执行非特权指令

拓展：CPU有寄存器程序状态字寄存器（PWS），1（内核态），0（用户态）

内核态，用户态的切换

内核->用户：执行一条特权指令，修改psw的标志位，让操作系统主动让出cpu使用权

用户->内核：由中断引发，硬件自动完成变态过程，强行夺回cpu使用权

中断和异常

中断的作用

中断是让操作系统内核夺回CPU使用权的唯一途径

中断的类型

  • 内中断（异常）：与当前执行指令有关，中断信号来自CPU内部陷入（是应用程序故意的）；故障（有由错误条件引起的，可修复）；终止
  • 外中断：与当前执行的指令无关，中断信号来源于CPU外部（时钟中断；I/O中断请求）

陷入指令（trap指令，方管指令）：意味着应用程序主动的将CPU控制权换给操作系统内核。”系统调用“就是通过陷入指令完成。

注：陷入指令是用户态执行的，执行陷入指令后立即引发一个内中断，使cpu进入核心态

中断机制的基本原理

  • 检测中断信号：

    • 内中断：CPU在执行时会检查是否有异常发生
    • 外中断：每个指令周期末尾，CPU都会检查是否有外中断信号需要处理

  • 找到相应的中断处理程序：通过”中断向量表“实现

系统调用

概念:操作系统提供给应用程序（程序员）使用的接口，可以理解为一种可供应用程序调用的特殊函数，应用程序可以通过系统调用来请求获得操作系统内核的服务。