目录

• 2.1 操作系统逻辑结构
• • 1.逻辑结构
  • 2.逻辑结构的种类
• 2.2 CPU的态
• • 1.态的分类
  • 2.用户态和核态之间的转换
  • 3.硬件和OS对CPU的观察
  • 4.存储程序和数据的部件
  • • 分类
    • 存储体系
    • 分级存储系统的工作原理
• 2.3 中断
• • 中断定义
  • 引入中断的目的
  • 中断的一些概念
  • 中断响应过程
  • 中断响应的实质
• 课末问题
• 小结

2.1 操作系统逻辑结构

1.逻辑结构

• OS的设计和实现思路

2.逻辑结构的种类

1. 整体式结构

   以模块为基本范围构建，例：c语言程序

   特点：

   • 模块设计、编码和调试独立

   • 模块调用自由

   • 模块通信多以全局变量形式完成

   缺点：

   • 信息传递随意，维护和更新苦难

2. 层次式结构

   所有功能按照调用次序拍成若干层，相邻层次间只有单向依赖或单向调用 。 例子：TCP/IP协议栈

1.态的分类

• 核态（Kernal mode）

  • 能够访问所有资源和执行所有指令
  • 管理程序/OS内核

• 用户态（User mode 目态）

  • 仅能访问部分资源，其他资源受限

  • 用户程序

• 管态（Supervisor mode）

  • 介于核态和用户态之间

2.用户态和核态之间的转换

• 用户态向核态转换

  • 用户请求OS提供服务
  • 发生中断
  • 用户进程产生错误（内部中断）
  • 用户态企图执行特权指令

• 核态向用户态转换的情形

  • 一般是执行中断返回：IRET

3.硬件和OS对CPU的观察

• 硬件按“态”来区分CPU的状态

• OS按“进程”来区分CPU的状态

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• Intel CPU的态

  • Ring0 ~ Ring3 （Ring0最核心，3最外层）ring=环
  • 程序段A访问程序段B时进行权限检查（态），比较RPL和DPL
  • 程序段：请求特权级，RPL
    • Requested Privilege Level
    • RPL=0…3
  • 描述符特权级，DPL
    • Descriptor Privilege Level
    • DDPL=0.3

分级存储系统的工作原理

中断响应的实质

• 交换执行地址
• 交换CPU的态
• 工作：
  • 现场保护和恢复
  • 参数传递（通信）

CPU收到外部中断信号后，是如何响应该外部信号，完成中断服务程序后，并最后自动回到原程序继续运行的个过程中硬件，软件会做哪些工作/p>

答： 具体的响应流程PPT中写的比较清楚了，关键是CS:IP寄存器中地址的变化会让硬件通过一定的机制自动调整程序执行的顺序，即从当前正在执行的程序转到执行中断处理程序。其中，对现场的保护和恢复至关重要，这里边涉及一系列的寄存器参数的保存、通信和读取。从硬件的角度看，现场信息被储存到特定的空间（栈），CS:IP寄存器地址的变化改变CPU从内存读取指令和数据的原有顺序，CPU一如从前的读取 解析 执行，完成中断程序和中断源引入的相关程序执行后，现场信息被恢复，再次改变CS:IP中的地址，CPU回到原有程序的执行过程中。从软件角度看，在出现中断源的时候保护现场，发出中断指令，触发CS:IP寄存器修改下一条指令的地址，让CPU转而去执行中断程序，在中断处理结束后发出指令，恢复现场，再次触发地址修改，原有程序继续执行。

课末问题

1. 何为操作系统的逻辑结构哪几种典型逻辑结构/strong>
2. 分层结构的分层原则是什么/strong>
3. 微内核结构的特点是什么/strong>
4. 何为CPU的态义态的作用什么哪些态/strong>
5. 中断的概念是什么断的响应过程是怎样的/strong>

小结

本章主要对操作系统的一些概念进行了介绍

1. 比较好的操作系统逻辑结构有分层结构或者微服务结构，两者各有特点；

2. CPU的态主要分为用户态和核态，两者可在某种条件下进行转化，当发生中断时用户态会向核态转化，所以中断很重要。硬件根据态判断CPU的状态，软件通过进程来判断。

3. 中断指CPU对突发的外部事件的反应过程或机制

   CPU收到外部信号（中断信号）后，停止当前工作，转去处理该外部事件，处理完毕后回到原来工作的中断处（断点）继续原来的工作。

来源：流萤灯