控制和狀態(tài)寄存器：

PC(程序計(jì)數(shù)器),IR(指令寄存器),PSW(程序狀態(tài)字寄存器)

操作系統(tǒng)需要兩種CPU狀態(tài)：

Kernel Mode, User Mode

CPU狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換：

1.用戶態(tài) -> 內(nèi)核態(tài)：唯一途徑：中斷/異常/陷入機(jī)制

2.內(nèi)核態(tài) -> 用戶態(tài)：設(shè)置程序狀態(tài)字

中斷/異常機(jī)制

操作系統(tǒng)由“中斷驅(qū)動(dòng)”或者“事件驅(qū)動(dòng)”

中斷/異常的概念

CPU對(duì)系統(tǒng)發(fā)生的某個(gè)事件作出的一種反應(yīng)

（事件的發(fā)生改變了處理器的控制流）

特點(diǎn)：隨機(jī)發(fā)生，自動(dòng)處理，可恢復(fù)

中斷的引入：為了支持CPU和設(shè)備之間的并行操作

異常的引入：表示CPU執(zhí)行指令時(shí)本身出現(xiàn)的問題（算術(shù)溢出、除零、地址越界、“陷入”指令，etc.）

中斷和異常，統(tǒng)稱事件

中斷：外部事件，正在運(yùn)行的程序所不期望的

Interrupt：來(lái)自I/O或其他硬件，異步，處理完返回到下一條指令

異常：由正在執(zhí)行的指令引發(fā)

Trap陷入：有意識(shí)安排的，同步，處理完返回到下一條指令

Fault故障：可恢復(fù)的錯(cuò)誤，同步，返回到當(dāng)前指令

Abort終止：不可恢復(fù)的錯(cuò)誤，同步，不返回

中斷/異常機(jī)制的工作原理

硬件：中斷/異常響應(yīng)（發(fā)現(xiàn)中斷，接受中斷）

軟件：中斷/異常處理

開始->取下一條指令->執(zhí)行指令->（允許中斷）->檢查指令處理中斷

在每條指令執(zhí)行周期的最后時(shí)刻掃描中斷寄存器，查看是否有中斷信號(hào)

若有中斷，PSW寫入中斷碼，通過(guò)查? 中斷向量表 引出中斷處理程序

若無(wú)中斷，繼續(xù)執(zhí)行下一條指令

中斷向量表

中斷向量：一個(gè)內(nèi)存單元，存放 中斷處理程序入口地址 和程序運(yùn)行時(shí)所需的 處理機(jī)狀態(tài)字

中斷響應(yīng)：

1.設(shè)備發(fā)出中斷信號(hào)

2.硬件保存現(xiàn)場(chǎng)

3.根據(jù)中斷碼查表

4.把中斷處理程序入口地址等推送到相應(yīng)的寄存器

5.執(zhí)行中斷處理程序

系統(tǒng)調(diào)用機(jī)制的設(shè)計(jì)

中斷/異常機(jī)制：支持系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)的實(shí)現(xiàn)

陷入指令（亦稱訪管指令）：引發(fā)異常，完成用戶態(tài)到內(nèi)核態(tài)的切換

系統(tǒng)調(diào)用號(hào)和參數(shù)：每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用都事先給定一個(gè)編號(hào)（功能號(hào)）

系統(tǒng)調(diào)用表：存放系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)程序的入口地址

參數(shù)傳遞的3中實(shí)現(xiàn)方法：

由陷入指令自帶參數(shù)

通過(guò)通用寄存器傳遞參數(shù)（常用）

在內(nèi)存中開辟專用棧區(qū)來(lái)傳遞參數(shù)

系統(tǒng)條用的執(zhí)行過(guò)程

當(dāng)CPU執(zhí)行到陷入指令時(shí)：

中斷/異常機(jī)制：硬件保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)；通過(guò)查中斷向量表把控制權(quán)轉(zhuǎn)給 系統(tǒng)調(diào)用總?cè)肟诔绦?/p>

系統(tǒng)調(diào)用總?cè)肟诔绦颍罕４娆F(xiàn)場(chǎng)；將參數(shù)保存在內(nèi)存棧區(qū)；通過(guò)查系統(tǒng)調(diào)用表把控制權(quán)轉(zhuǎn)給相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用處理例程或內(nèi)核函數(shù)

執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用例程

恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回用戶程序