第2章操作系统的运行环境 硬件环境 操作系统与其它系统软件的关系 操作系统与人的接口
第2章 操作系统的运行环境 硬件环境 操作系统与其它系统软件的关系 操作系统与人的接口
任何系统软件都是硬件功能的延伸 操作系统直接依赖于硬件条件 OS的硬件环境以较分散的形式同各种管理相结合 实现操作系统时必须理解的计算机基本结构 操作系统管理的重要资源
任何系统软件都是硬件功能的延伸 操作系统直接依赖于硬件条件 OS的硬件环境以较分散的形式同各种管理相结合 实现操作系统时必须理解的计算机基本结构、 操作系统管理的重要资源
2.1硬件环境 CPU、主存 缓冲技术、中断技术 时钟、时钟队列
2.1 硬件环境 CPU、主存 缓冲技术、中断技术 时钟、时钟队列
CPU 专门设计了一系列基本机制: 具有特权级别的处理器状态,能在不同特 权级运行的各种特权指令 -硬件机制使得OS可以和普通程序隔离 实现保护和控制
一、CPU 专门设计了一系列基本机制： - 具有特权级别的处理器状态，能在不同特 权级运行的各种特权指令。 - 硬件机制使得OS可以和普通程序隔离 实现保护和控制
1、特权指令与非特权指令 特权指令:仅能为操作系统使用的指令 使用多道程序设计技术的计算机指令系统必须 要区分为特权指令和非特权指令 ·特权指令一般引起处理器状态的切换
1、特权指令与非特权指令 • 特权指令：仅能为操作系统使用的指令。 使用多道程序设计技术的计算机指令系统必须 要区分为特权指令和非特权指令 • 特权指令一般引起处理器状态的切换
2、处理机的状态 根据运行程序对资源和机器指令的使用权限将 处理器设置为不同状态 多数系统将处理器工作状态划分为管态和目态 管态:处理机执行操作系统程序时的工作状态 目态:处理机执行普通用户程序时的工作状态 有些系统将处理器状态划分核心状态,管理状态 和用户程序状态(目标状态)三种
2、处理机的状态 根据运行程序对资源和机器指令的使用权限将 处理器设置为不同状态 多数系统将处理器工作状态划分为管态和目态 • 管态：处理机执行操作系统程序时的工作状态 • 目态：处理机执行普通用户程序时的工作状态 有些系统将处理器状态划分核心状态，管理状态 和用户程序状态（目标状态）三种
实例:x86系列处理器 支持4个处理器特权级别(R0、R1、R2和R3) 从RO到R3特权能力依次降低 R0相当于双状态系统的管态 R3相当于目态 R1和R2则介于两者之间,它们能够运行的指 令集合具有包含关系: 0 RI R2 R3
实例：x86系列处理器 • 支持4个处理器特权级别（R0、R1、R2和R3） • 从R0到R3特权能力依次降低 • R0相当于双状态系统的管态 • R3相当于目态 • R1和R2则介于两者之间，它们能够运行的指 令集合具有包含关系： R0 R1 R2 R3 I I I I
实例:x86系列处理器 四个级别运行不同类别的程序 ·R0-运行操作系统核心代码 R1-运行关键设备驱动程序和IO处理例程 R2-运行其它受保护共享代码,如语言系统运 行环境 R3-运行各种用户程序 现有的基于x86处理器的操作系统,多数UNIX Linux以及 Window系列大都只用了RO和R3两个 特权级别
四个级别运行不同类别的程序： • R0-运行操作系统核心代码 • R1-运行关键设备驱动程序和I/O处理例程 • R2-运行其它受保护共享代码，如语言系统运 行环境 • R3-运行各种用户程序 现有的基于x86处理器的操作系统，多数UNIX、 Linux以及Windows系列大都只用了R0和R3两个 特权级别 实例：x86系列处理器
管态和目态的差别 处理器处于管态时 全部指令(包括特权指令)可以执行 可使用所有资源 并具有改变处理器状态的能力 处理器处于目态时: 只有非特权指令能执行 高特权级别对应的可运行指令集合包含低特权级
管态和目态的差别 处理器处于管态时： • 全部指令（包括特权指令）可以执行 • 可使用所有资源 • 并具有改变处理器状态的能力 处理器处于目态时： • 只有非特权指令能执行 高特权级别对应的可运行指令集合包含低特权级
3、程序状态字PSW 在PSW中专门设置一位,来判断运行程序使用 指令的权限 CPU的工作状态码—指明管态还是目态,用 来说明当前在CPU上执行的是操作系统还是 般用户,从而决定其是否可以使用特权指令 或拥有其它的特殊权力 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
3、程序状态字PSW 在PSW中专门设置一位，来判断运行程序使用 指令的权限 • CPU的工作状态码——指明管态还是目态，用 来说明当前在CPU上执行的是操作系统还是一 般用户，从而决定其是否可以使用特权指令 或拥有其它的特殊权力 • 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