课程操作系统部分主要内容安排.ppt
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1、课程操作系统部分-主要内容安排,1 操作系统引论 2 进程描述与控制 3 存储管理 4 进程同步与通信 5 进程调度与死锁 6 设备管理 7 文件管理,第1章 操作系统引论,1.1 计算机系统概观 计算机系统组成 计算机的工作原理 OS的地位、目标和作用 1.2 OS的发展简史与趋势 1.3 OS的主要功能、特征与分类 1.4 研究OS的主要观点和方法,补充部分必要的微机原理知识,计算机系统组成,计算机系统组成,一种简明计算机组成模型(示意图),8259A引脚,8086CPU引脚,Intel8086:16位CPU, 16位寄存器,16位数据总线, 20位地址总线,具有1MB的寻址能力。,808
2、6内部结构,计算机系统组成,8086的存储器组织模型(1),FFFFFh,00000h,8086的存储器组织模型(2),8086的存储器组织模型(3),堆栈段(stack segment)的组织模型,堆栈是在存储器中开辟的、用来暂时保存数据的一个区域(段)。 堆栈段的基址SS指示,段中当前单元位置(栈顶)由SP指示,栈底地址值通常用BP保存 。 栈底设在内存高地址,每压栈1次(存入一个字),SP=SP-2,即虽压栈的进行,堆栈地址由高向低增长。 空栈时,SP恰好在栈底,即栈顶与栈底重合。 压栈指令:push reg|内存单元地址|立即数 出栈是压栈的反操作,指令为:pop xxx 压栈与出栈指
3、令要匹配对应,且总是后进先出。,冯诺依曼计算机工作模型,诺依曼计算机工作模型或存储程序工作模型 存储器用来容纳程序和数据; 程序由指令组成,并和数据一起存储在计算机内存中。 指令按顺序、转跳和循环三种基本方式组织。 机器一起动,就能按照程序指定的逻辑顺序把指令从存储器中读出来逐条解释执行,自动完成程序所描述的处理工作。 指令指针(CS:IP)指示当前执行指令,执行完成指针会自动调整到下一条指令。 当前指令指针指向的内存中程序,被认为拥有机器控制权。 任何计算机都拥有自己的一套基本指令系统,高级语言程序最终需经专门的编译程序,翻译为基本机器指令。,8086指令系统,数据传送指令 MOV, PUS
4、H/POP, IN/OUT, STOSB 算术运算指令 ADD,SUB,INC,DEC,MUL,DIV,. 逻辑和移位运算指令 AND,OR,XOR,NOT, TEST, SAL,SHL, 字符串运算指令 Movs,cmps,lods/lodsb/lodsw,stosb,. 控制转移指令 jmp,call/ret/retf, loop,int/iret/iretd, jc/jnc, jz/jnz, jae/jnae, 处理器控制指令 sti/cli, std/cld,hlt, clc/cmc/stc,中断与异常机制,程序执行过程中的强制转移,转到相应的处理程序 中断: 硬中断(8259A) 和
5、 软中断(执行指令: int n) 异常:执行某条指令出现了异常,如被0除、NMI、溢出 硬中断是异步、随机事件;而软中断与异常是同步事件; 实现中断机制的要素 中断源;中断向量表 特殊指令:INT xx; IRET/IRETD; 控制8259A专用指令STI/CLI 中断处理过程或步骤 保护现场(标志寄存器,CS,IP压栈;特定寄存器压栈); 根据中断源类型,查中断向量表,获取中断处理程序开始地址; 长跳转移到中断处理程序; 执行IRET,恢复原被中断现场。,用汇编语言实现中断,; 中断处理子程序 SERVICE PROC FAR PUSHAD ; 保护现场 PUSH DS STI ; 打开
6、中断 ; 中断处理程序主体 CLI ; 关闭中断 MOV AL, 20H OUT 20H, AL ; 发中断结束命令 POP DS ; 恢复现场 POPA IRET SERVICE ENDP,32位微处理机器,Intel8086 16位CPU, 16位寄存器,16位数据总线; 20位地址总线,具有1MB的寻址能力。 Intel80386 从80386开始,Intel家族的CPU进入32位时代,具有32位地址总线,寻址能力可达4GB 。 有实模式、保护模式和虚拟8086(V86)三种工作模式。,保护模式的特点,采用了全新的、基于分段和分页内存管理技术; 可寻址4G的内存空间; 允许使用虚拟存储。
7、 支持并发执行多任务; 引入特权级(privilege level/ring)的概念 共分四个特权级,即0级、1级、2级和3级; 第0级权限最大,常被作为系统内核代码段的权级,具有实模式下代码的同等权限; 3级权限最小,常被作为用户级代码段的权级。,80386的寄存器体系,加载专用指令 LGDT mem48 LIDT mem48 LLDT reg16/mem16 LTR reg16/mem16,请求特权级,=0 描述符在GDT中 =1描述符在LDT中,保护模式下的段描述符,保护模式下的段式寻址过程,保护模式下中断处理程序的定位过程,操作系统的定义,是计算机系统的一个系统软件; 是一些具有如下功
8、能的程序模块的集合: 能有效地组织和管理计算机硬件和软件资源 能合理组织计算机的工作流程,控制程序的执行; 能透明地向用户提供各种服务功能,使用户能够灵活、方便地使用计算机,使整个计算机系统能高效地运行。,操作系统的目标与作用,操作系统的目标(质量模型) 方便性(方便,易学、易用) 有效性(有效利用和管理各类系统核心资源,提高系统的利用率和吞吐率) 可扩充性(可修改性,可扩展性好) 开放性(移植性,互操作性好) 操作系统的作用 作为计算机系统资源的管理者; 作为用户与计算机硬件系统之间的接口; 用作扩充计算机硬件系统 (应如何理解或说明?) 操作系统结构模型 一般采用基于特权级保护的层次化结构
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