操作系统的运行机制+中断和异常

一、CPU状态 

在CPU设计和生产的时候就划分了特权指令和非特叔指令,因此CPU执行一条指令前就能断出其类型

CPU有两种状态,“内核态”和“用户态”

处于内核态时,说明此时正在运行的是内核程序,此时可以执行特权指令。

处于用户态时,说明此时正在运行的是应用程序,此时只能执行非特权指令

CPU中有一个寄存器叫程序状态字寄存器(PSW),其中有个二进制位,1表示“内核态”,0表示“用户态” 

①刚开机时,CPU为“内核态”,操作系统内核程序先上CPU运行(操作系统内核在让出 CPU之前,会用一条特又指令把PSW的标志位设置为“用户态)

②开机完成后,用户可以启动某个应用程序

③操作系统内核程序在合适的时候主动让出CPU,让该应用程序上CPU运行

④应用程序运行在“用户态”

⑤此时,一位猥琐黑客在应用程序中植入了一条特权指令,企图破坏系统

⑥CPU发现接下来要执行的这条指令是特权指令,但是自己又处于“用户态”

⑦这个非法事件会引发一个中断信号

CPU检测到中断信号后,会立即变为“核心态”,并停止运行当前的应用程序,转而运行处理中断信号的内核程序

内核态→用户态:执行一条特权指令一一修改PSW的标志位为“用户态”,这个动作意味着操作系统将主动让出CPU使用权

用户态→内核态:由“中断”引发,硬件自动完成变态过程,触发中断信号意味着操作系统将强行夺回CPU的使用权

除了非法使用特权指令之外,还有很多事件会触发中断信号。一个共性是,但凡需要操作系统介入的地方,都会触发中断信号

二、中断和异常 

CPU上会运行两种程序,一种是操作系统内核程序,一种是应用程序

 “中断”是让操作系统内核夺回CPU使用权的唯一途径

如果没有“中断”机制,那么一旦应用程序上CPU运行,CPU就会一直运行这个应用程序

2.1 中断类型 

  1. 陷阱(Trap): 在计算机体系结构中,陷阱是一种由程序或软件请求操作系统提供服务或执行系统调用的方式。当程序执行到一个陷阱指令时,控制权被转移到操作系统的相应处理程序。陷阱可以用于实现系统调用、异常处理、和软中断等。

  2. 陷入(Fault): 在操作系统的上下文中,"陷入"通常指的是硬件或软件产生了一种异常情况。例如,页面错误(Page Fault)是一种常见的陷入,当程序尝试访问未装载到内存中的页面时就会发生。

  3. 终止(Abort): 终止是指程序或进程的异常结束。这可能是由于程序错误、操作系统错误或其他问题引起的。在某些情况下,程序员可以选择在检测到错误时终止程序。

  4. 时钟中断(Clock Interrupt): 时钟中断是由系统时钟硬件定期触发的中断。它用于操作系统的调度,以便在多任务环境中切换执行的进程。时钟中断通常以固定的时间间隔发生,允许操作系统周期性地重新安排系统中运行的进程。

  5. I/O中断(I/O Interrupt): I/O中断是由输入/输出设备发出的中断请求,通知系统有数据可用或某种事件发生。操作系统通过处理这些中断来与外部设备进行通信和协调。

 中断机制的原理

不同的中断信号,需要用不同的中断处理程序来处理。当CPU检测到中断信号后,会根据中断信号的类型去查询中断向量表”,以此来找到相应的中断处理程序在内存中的存放位置。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/203685.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Jenkins+Maven+Gitlab+Tomcat 自动化构建打包,部署

环境准备Jenkins工具、环境、插件配置全局变量配置安装插件Deploy to containerMaven Integration plugin配置国内mvn源 创建maven项目 环境准备 1、安装服务 Jenkins工具、环境、插件配置 全局变量配置 Manage Jenkins>tools>JDK 安装 安装插件 Deploy to contai…

分割算法-大津算法

分割算法-大津算法 一、什么是大津算法二、算法原理三、公式推导四、代码五、算法适用性 大津算法介绍以及C函数代码实现。 一、什么是大津算法 大津算法(Otsu)由日本学者大津展之在1979年提出,又称最大类间方差法。此法求得的阈值&#xff…

智能井盖传感器怎么安装?井盖传感器介绍

一提到井盖相信大伙都不陌生。无论是城市的繁华商业街,还是乡村的宁静马路,随处都可以看到它的身影。它可能看起来普普通通,但却是城市基础设施中不可或缺的一部分。随着科学技术的发展对井盖的管理也越来越智能化,如多个地区纷纷…

【Quasar】暗黑主题随系统切换部分组件无法随系统切换

问题描述 Quasar部分组件无法随系统切换主题 。 假如系统、Quasar主题为白天模式。Quasar设置主题随系统切换,当系统切换暗黑模式时,Quasar导航栏无法正常切换为暗黑模式,此时背景还是白天模式,如图 正常切换参考图 正常暗黑…

文章解读与仿真程序复现思路——中国电机工程学报EI\CSCD\北大核心《计及管网选型与潮流约束的区域综合能源系统分期协同规划》

这个标题涉及到区域综合能源系统的规划,其中考虑了两个关键因素:管网选型和潮流约束。下面对标题中的关键术语进行解读: 区域综合能源系统: 这指的是一个综合考虑多种能源形式(比如电力、热能、气体等)的系…

挑选数据可视化工具:图表类型、交互功能与数据安全

作为一名数据分析师,我经常需要使用各种数据可视化工具来将数据以直观、清晰的方式呈现出来,以便更好地理解和分析。在市面上的众多可视化工具中,我根据实际需求和项目特点进行选择。本文将从以下几个角度对市面上的数据可视化工具进行对比&a…

C++类和对象——(8)类的组合

归纳编程学习的感悟, 记录奋斗路上的点滴, 希望能帮到一样刻苦的你! 如有不足欢迎指正! 共同学习交流! 🌎欢迎各位→点赞 👍 收藏⭐ 留言​📝 人生就像骑单车,想保持平衡…

PHP入门软件Wampserver与vscode

PHP入门软件Wampserver与vscode Wampserver 一个集成的PHP环境,非常好用,上链接官网:https://www.wampserver.com/#download-wrapper 推荐华军https://www.onlinedown.net/soft/82112.htm 无脑下一步就行,会出现两个弹窗全点否。…

OMSA无法打开无法显示等服务异常时如何处理

文章目录 为何需要重启OMSAWindows 重启OMSA服务Linux 重启OMSA服务VMware 环境重启OMSA服务重启无效的解决办法推荐阅读 为何需要重启OMSA 在安装 OMSA 的服务器中,OMSA 管理软件运行可能会不稳定。例如: 某些信息(如存储信息)…

Redis quicklist源码+listpack源码(6.0+以上版本)

ziplist设计上的问题,每一次增删改都需要计算前面元素的空间和长度(prevlen),这种设计缺陷非常明显,一旦其中一个entry发生修改,以这个entry后面开始,全部需要重新计算prevlen,因此诞…

nodejs+vue+微信小程序+python+PHP新闻发布系统的设计与实现-计算机毕业设计推荐

根据现实需要,此系统我们设计出一下功能,主要有以下功能模板。 (1)新闻发布系统前台:首页、时事新闻、公告资讯、个人中心。 (2)管理员功能:首页、个人中心、用户管理、新闻分类管理…

Open3D 进阶(19)间接平差法拟合平面

目录 一、算法原理二、代码实现三、结果展示本文由CSDN点云侠原创,原文链接。如果你不是在点云侠的博客中看到该文章,那么此处便是不要脸的爬虫与GPT。 一、算法原理 见:PCL 间接平差法拟合平面 二、代码实现 import numpy as np import open3d

kyuubi整合flink yarn application model

目录 概述配置flink 配置kyuubi 配置kyuubi-defaults.confkyuubi-env.shhive 验证启动kyuubibeeline 连接使用hive catalogsql测试 结束 概述 flink 版本 1.17.1、kyuubi 1.8.0、hive 3.1.3、paimon 0.5 整合过程中,需要注意对应的版本。 注意以上版本 姊妹篇 k…

AXURE地图获取方法

AXURE地图截取地址 https://axhub.im/maps/ 1、点击上方地图或筛选所需地区的地图,点击复制到 Axure 按钮,到 Axure 粘贴就可以了 2、复制到 Axure 后,转化为 svg 图形,就可以随意更改尺寸/颜色/边框,具体操作如下&am…

微型5G网关如何满足智能巡检机器人应用

在规模庞大、设施复杂的炼化厂、钢铁厂、工业园区等大型、巨型区域,时刻需要对各类设施设备巡查监测,保障生产运行安全可控。传统的人工巡检存在着心态松懈、工作低效、工作强度高、工作环境恶劣等问题,仍然存在安全隐患。 而随着物联网、5G、…

HarmonyOS4.0从零开始的开发教程08构建列表页面

HarmonyOS(六)构建列表页面 List组件和Grid组件的使用 简介 在我们常用的手机应用中,经常会见到一些数据列表,如设置页面、通讯录、商品列表等。下图中两个页面都包含列表,“首页”页面中包含两个网格布局&#xff…

鸿蒙HarmonyOS4.0开发应用学习笔记

黑马程序员鸿蒙4.0视频学习笔记,供自己回顾使用。1.安装开发工具DevEco Studio 鸿蒙harmony开发文档指南 DevEco Studio下载地址 选择或者安装环境 选择和下载SDK 安装总览 编辑器界面 2.TypeScript语法 2.1变量声明 //string 、number、boolean、any、u…

HarmonyOS学习--初次下载安装和配置环境

一、Windows下载与安装软件 运行环境要求: 为保证DevEco Studio正常运行,建议电脑配置满足如下要求: 操作系统:Windows10 64位、Windows11 64位内存:8GB及以上硬盘:100GB及以上分辨率:1280*80…

鼎捷受邀出席“中国制造业产品创新数字化国际峰会”,共话工业软件创新发展

11月30日, 由e-works数字化企业网、四川省智能制造创新中心、重庆制信信息技术服务有限公司主办的第十九届中国制造业产品创新数字化国际峰会在四川成都盛大开幕。 作为制造业研发信息化领域规模、影响力兼具的专业论坛,本届峰会以“构建基于数字底座的…

2023年【R2移动式压力容器充装】最新解析及R2移动式压力容器充装模拟考试题

题库来源:安全生产模拟考试一点通公众号小程序 2023年R2移动式压力容器充装最新解析为正在备考R2移动式压力容器充装操作证的学员准备的理论考试专题,每个月更新的R2移动式压力容器充装模拟考试题祝您顺利通过R2移动式压力容器充装考试。 1、【多选题】…