大工21春《操作系统概论》复习资料四
《操作系统概论》辅导资料四主题：第一章操作系统概述（第7节）学习时间：2020年4月20日--4月26日
“不忘初心、牢记使命”主题理论学习：
坚持党的领导，最根本的是坚持答案权威和集中统一领导。党章规定“四个服从”，最根本的是全党各个组织和全体党员服从党的全国代表大会和中央委员会；答案强调“四个意识”，最根本的是坚决维护答案权威和集中统一领导。这都不是空洞的口号，不能只停留在表态上，要落实到行动上。
摘选自《在十九届中央纪律检查委员会第二次全体会议上的讲话》内容：
第一章操作系统概述
这周我们将学习课件第一章中的第7节，下面整理出的理念框架供同学们学习。
本篇的基本要求：
1．掌握中断和异常的概念
2．了解系统调用
重点掌握内容：
1. 中断、异常1.8操作系统涉及的一些相关概念简介
1．中断和异常的概念
中断指计算机运行过程中，当某个事件发生后，CPU暂时停止当前进程执行，转而执行相应的中断处理程序，待处理完毕后又返回被中断点继续执行原进程或重新调度新进程执行的过程。
大型机常设置访管中断，执行访管指令时产生中断：
/IBM-PC中断逻辑和中断源/
IBM大型机的中断处理过程引入中断（外中断）是为了使CPU和通道（或设备）能够并行工作。在CPU启动通道（或设备）进行输入/输出后，通道（或设备）就可以独立工作了，这时CPU可以去做与输入/输出无关的事情，于是CPU运算和设备输入/输出并行进行；当通道（或设备）完成本次输入/输出后，需要告诉CPU继续处理本次输入/输出以后的事情，通道（或设备）告诉CPU必须通过中断机制。
异常（内中断）指当CPU运行时出现了算术溢出、0做除数、访存指令越界等错误，或执行了一条“陷入”指令时，CPU中断当前执行流程，转到相应的错误处理程序或陷入处理程序。
中断（外中断）与异常区别
中断（外中断）指来自CPU执行指令以外的事件发生，如设备发出的各种输入/输出结束中断、时钟中断等，通过它使CPU对发生的事件进行处理。引起中断的事件与CPU当前执行的程序（进程）无关。每个不同的中断具有不同的中断优先级，以表示事件的紧急程度。在处理高级别中断时，低级别中断可以被临时屏蔽。
异常（内中断）指源自CPU执行指令内部的事件，如地址越界、算术溢出、非法操作码、缺页以及专门的陷入指令等。对异常的处理一般要依赖当前程序（进程）的运行现场，而且异常不能被屏蔽，一旦发生应立即处理。2．中断／异常的响应和处理
CPU要响应中断，在CPU的控制部件中一定要有一个能检测中断的机构。该机构在每条指令执行结束时扫描中断寄存器，“询问”是否有中断信号；若无中断信号或信号被屏蔽，则CPU继续执行进程的后续指令，否则CPU暂停当前进程执行，转入操作系统内核的中断处理程序；这一过程称为中断响应。
异常响应则指在指令执行期间，指令的实现逻辑发现出现了异常，于是CPU停止当前进程执行，转入操作系统内核的异常处理程序的过程
为了方便处理中断/异常，每个中断/异常信号一般有对应的中断/异常处理程序，这些程序的入口地址保存在特定的主存单元中。
整个中断／异常从发现到处理，都由硬、软件相互配合完成 。 中断／异常的响应和处理过程：
（1）中断／异常进入
（2）保存现场
（3）分析原因并转入中断／异常处理程序
（4）恢复现场
中断处理示意图：
/
2系统调用
在计算机系统中，CPU执行的程序可以分成两类。一类是用户自己编写的程序或者是操作系统外层的程序，另一类是操作系统内核程序。这两类程序的作用不同，后者是前者的管理者或控制者。对这两类程序不能给予同等待遇，否则对系统的安全极为不利。操作系统内核程序应享有用户程序不能享有的某些特权。于是，可以将CPU的运行状态划分为核心态（管态、系统状态）和用户态（目态）两种。操作系统内核在核心态下运行，在核心态下运行的程序可以执行包括特权指令（即有可能影响系统安全的指令）在内的所有指令；而核外的所有程序在用户态下运行，用户态下运行的程序不允许执行特权指令。
计算机系统中的各种资源由操作系统统一管理。运行在用户态下的程序，凡是要进行与资源有关的操作，如分配内存、文件管理、进行输入/输出等，只能以某种方式向操作系统提出服务申请，并由操作系统代为完成。另一方面，操作系统还必须为用户提供与进程有关的系统服务和其他一些服务，如提供日期、时间以及当前系统的某些状态等。因此，操作系统必须提供某种形式的接口，以便让运行在用户态的程序能通过这些接口获得操作系统提供的各种服务。操作系统与用户态程序之间的接口就是“系统调用”。用户程序（或在用户态运行的系统程序）正是通过系统调用来请求操作系统内核为它服务。系统调用的具体处理过程如下：
（1）当CPU执行到自陷指令（trap）时，产生一次异常；保存现场后，控制转入总控程序。
（2）总控程序进一步保存现场后，根据异常类型号转到系统调用总入口处理程序。
（3）系统调用入口处理程序根据trap指令的类型号，查阅系统调用入口表，得知自带参数个数，然后从约定的寄存器读入参数，最后根据系统调用入口表转入相应的服务程序。
（4）服务程序结束后返回，系统调用处理程序将此次服务的结果存入约定的返回结果的寄存器。
（5）最后回到总控程序，恢复现场，退出系统调用处理。至此，完成了一次系统调用，用户程序又可以继续运行。 重要考点
一、单选题
1、中断向量地址存放的是（）。
A、函数的入口地址
B、中断处理程序的入口地址
C、中断处理程序的入口地址的地址
D、中断处理程序的第一条指令
答： B
注：概念题二、名词解释
1.中断（外中断）：指计算机运行过程中，当某个事件发生后，CPU暂时停止当前进程执行，转而执行相应的中断处理程序，待处理完毕后又返回被中断点继续执行原进程或重新调度新进程执行的过程。
2.异常（内中断）：指当CPU运行时出现了算术溢出、0做除数、访存指令越界等错误，或执行了一条“陷入”指令时，CPU中断当前执行流程，转到相应的错误处理程序或陷入处理程序。南开答案可以联系QQ 761296021
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