操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境課件

1.7.1中央處理器CPU一、CPU的構(gòu)成與基本工作方式：CPU包含：運(yùn)算器、控制器、寄存器、高速緩存。PCIR數(shù)據(jù)寄存器處理器內(nèi)存總線(xiàn)PSW地址寄存器控制和狀態(tài)寄存器高速緩存Cache運(yùn)算器控制器1.7操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境11.7.1中央處理器CPUPCIR數(shù)據(jù)寄存器處理器內(nèi)存運(yùn)算器實(shí)現(xiàn)指令中的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，是計(jì)算機(jī)計(jì)算的核心?？刂破髫?fù)責(zé)控制程序運(yùn)行的流程，包括取指令、維護(hù)CPU狀態(tài)、CPU與內(nèi)存的交互等等。寄存器是指令在CPU內(nèi)部作處理的過(guò)程中暫存數(shù)據(jù)、地址以及指令信息的存儲(chǔ)設(shè)備，在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)中它具有最快的訪(fǎng)問(wèn)速度。高速緩存處于CPU和物理內(nèi)存之間，一般由控制器中的內(nèi)存管理單元（MMU：MemoryManagementUnit）管理，訪(fǎng)問(wèn)速度快于內(nèi)存，低于寄存器。利用程序局部性原理使得高速指令處理和低速內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)得以匹配，從而提高CPU的效率。2運(yùn)算器實(shí)現(xiàn)指令中的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，是計(jì)算機(jī)計(jì)算的核心。2處理器中的寄存器寄存器提供了一定的存儲(chǔ)能力速度比主存快得多造價(jià)高，容量一般都很小兩類(lèi)寄存器：用戶(hù)可見(jiàn)寄存器高級(jí)語(yǔ)言編譯器通過(guò)算法分配并使用之，以減少程序訪(fǎng)問(wèn)主存次數(shù)?？刂坪蜖顟B(tài)寄存器用于控制處理器的操作，由OS的特權(quán)代碼使用，以控制其它程序的執(zhí)行。3處理器中的寄存器寄存器提供了一定的存儲(chǔ)能力3用戶(hù)可見(jiàn)寄存器機(jī)器語(yǔ)言（匯編語(yǔ)言）直接引用包括數(shù)據(jù)寄存器、地址寄存器等數(shù)據(jù)寄存器（dataregister）又稱(chēng)通用寄存器地址寄存器（addressregister）用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及指令的物理地址。如indexregister、segmentpointer、stackpointer4用戶(hù)可見(jiàn)寄存器機(jī)器語(yǔ)言（匯編語(yǔ)言）直接引用4控制和狀態(tài)寄存器用于控制處理器的操作大部分對(duì)于用戶(hù)是不可見(jiàn)的一部分可以在某種特權(quán)模式（由OS使用）下訪(fǎng)問(wèn)5控制和狀態(tài)寄存器用于控制處理器的操作5常見(jiàn)的控制和狀態(tài)寄存器程序計(jì)數(shù)器（PC：ProgramCounter），記錄將要取出的指令的地址指令寄存器（IR：InstructionRegister），包含最近取出的指令程序狀態(tài)字（PSW：ProgramStatusWord），記錄處理器的運(yùn)行模式信息等等6常見(jiàn)的控制和狀態(tài)寄存器程序計(jì)數(shù)器（PC：ProgramCo指令執(zhí)行的基本過(guò)程（1）兩個(gè)步驟：先從存儲(chǔ)器中每次讀取一條指令然后執(zhí)行這條指令一個(gè)單條指令處理過(guò)程稱(chēng)為一個(gè)指令周期程序的執(zhí)行是由不斷取指和執(zhí)行的指令周期組成7指令執(zhí)行的基本過(guò)程（1）兩個(gè)步驟：7每個(gè)指令周期開(kāi)始時(shí)，依據(jù)在程序計(jì)數(shù)器中的指令地址從存儲(chǔ)器中取一條指令在取指完成后根據(jù)指令類(lèi)別自動(dòng)將程序計(jì)數(shù)器的值變成下條指令的地址取到的指令放在指令寄存器（IR）中處理器解釋并執(zhí)行所要求的動(dòng)作指令執(zhí)行的基本過(guò)程（2）8每個(gè)指令周期開(kāi)始時(shí)，依據(jù)在程序計(jì)數(shù)器中的指令地址從存儲(chǔ)器中取5類(lèi)指令訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器指令：處理器和存儲(chǔ)器間數(shù)據(jù)傳送I/O指令：處理器和I/O設(shè)備間數(shù)據(jù)傳送和命令發(fā)送算術(shù)邏輯指令（數(shù)據(jù)處理指令）：執(zhí)行數(shù)據(jù)算術(shù)和邏輯操作控制轉(zhuǎn)移指令：指定一個(gè)新的指令的執(zhí)行起點(diǎn)處理器控制指令：修改處理器狀態(tài)，改變處理器工作方式95類(lèi)指令訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器指令：9特權(quán)指令和非特權(quán)指令使用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)必須要區(qū)分為特權(quán)指令和非特權(quán)指令特權(quán)指令：只能由操作系統(tǒng)使用的指令。如啟動(dòng)I/O設(shè)備、設(shè)置時(shí)鐘、控制中斷屏蔽位、清主存、設(shè)置中斷向量，修改PSW等。非特權(quán)指令：一般用戶(hù)使用的指令。如算術(shù)邏輯運(yùn)算、訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存、訪(fǎng)管指令等?CPU如何知道當(dāng)前運(yùn)行的是操作系統(tǒng)還是一般應(yīng)用軟件？ 依賴(lài)于處理器狀態(tài)10特權(quán)指令和非特權(quán)指令使用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)必須Whichofthefollowinginstructionsshouldbeprivileged?

Setvalueoftimer.Readtheclock.c.Clearmemory.d.Issueatrapinstruction.e.Turnoffinterrupts.f.Modifyentriesindevice-statustable.g.Switchfromusertokernelmode.h.AccessI/Odevice.

11Whichofthefollowinginstruc處理器的狀態(tài)為了保護(hù)操作系統(tǒng)，將處理器工作狀態(tài)劃分為管態(tài)和用戶(hù)態(tài)：管態(tài)：操作系統(tǒng)管理程序執(zhí)行時(shí)機(jī)器所處的狀態(tài)，較高的特權(quán)級(jí)別，又稱(chēng)為特權(quán)態(tài)（特態(tài)）、系統(tǒng)態(tài)、核心態(tài)用戶(hù)態(tài)：用戶(hù)程序執(zhí)行時(shí)機(jī)器所處的狀態(tài)，較低的特權(quán)級(jí)別，又稱(chēng)為普通態(tài)（普態(tài)）、目態(tài)有些系統(tǒng)將處理器狀態(tài)劃分核心狀態(tài)，管理狀態(tài)和用戶(hù)程序狀態(tài)（目標(biāo)狀態(tài)）三種12處理器的狀態(tài)為了保護(hù)操作系統(tǒng)，將處理器工作狀態(tài)劃分為管態(tài)和用核態(tài)（KernelMode)：

CPU執(zhí)行操作系統(tǒng)程序時(shí)所處的狀態(tài)。在此狀態(tài)下允許CPU使用全部資源和全部指令，其中包括一組特權(quán)指令（如涉及外設(shè)的I/O、改變處理機(jī)狀態(tài)、修改存儲(chǔ)保護(hù)的指令），實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)資源的分配與管理，為用戶(hù)提供使用外部設(shè)備的服務(wù)。

管態(tài)比核態(tài)的權(quán)限低，在此狀態(tài)下允許使用一些用戶(hù)態(tài)下不能使用的資源，但不能使用修改CPU狀態(tài)的指令。無(wú)核態(tài)時(shí)，管態(tài)執(zhí)行核態(tài)的全部功能。用戶(hù)態(tài)(UserMode)：用戶(hù)程序執(zhí)行時(shí)CPU所處的狀態(tài)。在此狀態(tài)下禁止使用特權(quán)指令，不能直接使用系統(tǒng)資源與改變CPU狀態(tài)，并且只能訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)程序所在的存儲(chǔ)空間。13核態(tài)（KernelMode)：用戶(hù)態(tài)(UserMode)

在核態(tài)下操作系統(tǒng)可以使用所有指令，包括一組特權(quán)指令。允許和禁止中斷；在進(jìn)程之間切換處理機(jī)；存取用于內(nèi)存保護(hù)的寄存器；執(zhí)行輸入和輸出操作；停止一個(gè)中央處理機(jī)的工作。

在下列情況下，由用戶(hù)態(tài)轉(zhuǎn)向核態(tài)：用戶(hù)程序要求操作系統(tǒng)的服務(wù)，系統(tǒng)調(diào)用；發(fā)生一次中斷；在用戶(hù)程序中產(chǎn)生了一個(gè)錯(cuò)誤的狀態(tài)；在用戶(hù)程序中企圖執(zhí)行一條特權(quán)指令；從核態(tài)轉(zhuǎn)回用戶(hù)態(tài)用一條指令實(shí)現(xiàn)，這條指令也是特權(quán)指令。一般情況下是中斷返回指令。14在核態(tài)下操作系統(tǒng)可以使用所有指令，包括一組特權(quán)指令。實(shí)例：x86系列處理器386、486、Pentium系列都支持4個(gè)處理器特權(quán)級(jí)別（特權(quán)環(huán)：R0、R1、R2和R3）從R0到R3特權(quán)能力依次降低R0相當(dāng)于雙狀態(tài)系統(tǒng)的管態(tài)R3相當(dāng)于目態(tài)R1和R2則介于兩者之間，它們能夠運(yùn)行的指令集合具有包含關(guān)系：15實(shí)例：x86系列處理器386、486、Pentium系列都支四個(gè)級(jí)別運(yùn)行不同類(lèi)別的程序：R0-運(yùn)行操作系統(tǒng)核心代碼R1-運(yùn)行關(guān)鍵設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和I/O處理例程R2-運(yùn)行其它受保護(hù)共享代碼，如語(yǔ)言系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境R3-運(yùn)行各種用戶(hù)程序現(xiàn)有基于x86處理器的操作系統(tǒng)，如UNIX、Linux以及Windows系列大都只用了R0和R3兩個(gè)特權(quán)級(jí)別16四個(gè)級(jí)別運(yùn)行不同類(lèi)別的程序：16圖：Intel系列CPU的特權(quán)級(jí)別17圖：Intel系列CPU的特權(quán)級(jí)別17管態(tài)和用戶(hù)態(tài)的差別處理器處于管態(tài)時(shí)：全部指令（包括特權(quán)指令）可以執(zhí)行可使用所有資源并具有改變處理器狀態(tài)的能力處理器處于目態(tài)時(shí)：只有非特權(quán)指令能執(zhí)行18管態(tài)和用戶(hù)態(tài)的差別處理器處于管態(tài)時(shí)：18程序狀態(tài)字PSWPSW(ProgramStatusWord):CPU的狀態(tài)——指明管態(tài)還是目態(tài)，用來(lái)說(shuō)明當(dāng)前在CPU上執(zhí)行的是操作系統(tǒng)還是一般用戶(hù)程序，從而決定其是否可以使用特權(quán)指令或擁有其它的特殊權(quán)力條件碼——反映指令執(zhí)行后的結(jié)果特征中斷屏蔽碼——指出是否允許中斷19程序狀態(tài)字PSWPSW(ProgramStatusWo例1：微處理器M68000的程序狀態(tài)字條件位：C：進(jìn)位標(biāo)志位 V：溢出標(biāo)志位Z：結(jié)果為零標(biāo)志位 N：結(jié)果為負(fù)標(biāo)志位I0–I2：三位中斷屏蔽位S：CPU狀態(tài)標(biāo)志位，為1處于管態(tài)，為0處于目態(tài)T：陷阱（Trap）中斷指示位為1，在下一條指令執(zhí)行后引起自陷中斷20例1：微處理器M68000的程序狀態(tài)字條件位：20CPU狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

目態(tài)--管態(tài)其轉(zhuǎn)換的唯一途徑是通過(guò)中斷 管態(tài)--目態(tài)可用設(shè)置PSW(修改程序狀態(tài)字)實(shí)現(xiàn)21CPU狀態(tài)的轉(zhuǎn)換 目態(tài)--管態(tài)211.7.2存儲(chǔ)系統(tǒng)作業(yè)必須把它的程序和數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存中才能運(yùn)行多道程系統(tǒng)中，若干個(gè)程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)要放入主存儲(chǔ)器操作系統(tǒng)要管理、保護(hù)程序和數(shù)據(jù)，使它們不至于受到破壞操作系統(tǒng)本身也要存放在主存儲(chǔ)器中并運(yùn)行221.7.2存儲(chǔ)系統(tǒng)作業(yè)必須把它的程序和數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存中才能一、存儲(chǔ)器類(lèi)型：RAM和ROM二、存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)：存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)的局部性原理容量速度光盤(pán)、磁盤(pán)、優(yōu)盤(pán)、磁帶硬盤(pán)硬盤(pán)緩存內(nèi)存高速緩存寄存器256K、512K128M、2G2M40G~80G650M、1.44M、64M、400G23一、存儲(chǔ)器類(lèi)型：容量速度光盤(pán)、磁盤(pán)、優(yōu)盤(pán)、磁帶硬盤(pán)硬盤(pán)緩存內(nèi)讀寫(xiě)型的存儲(chǔ)器可把數(shù)據(jù)存入其中任一地址單元，并可在以后的任何時(shí)候把數(shù)據(jù)讀出，或者重新存入新的數(shù)據(jù)的一種存儲(chǔ)器常被稱(chēng)為隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器（RAM：RandomAccessMemory）RAM主要用作存放隨機(jī)存取的程序的數(shù)據(jù)24讀寫(xiě)型的存儲(chǔ)器24只讀型的存儲(chǔ)器:只能從其中讀取數(shù)據(jù)，但不能隨意用普通方法寫(xiě)入數(shù)據(jù)（寫(xiě)入數(shù)據(jù)只能用特殊方法）稱(chēng)為只讀存儲(chǔ)器（ROM：Read-OnlyMemory）變型：PROM和EPROMPROM：一種可編程只讀存儲(chǔ)器，使用特殊PROM寫(xiě)入器寫(xiě)入數(shù)據(jù)EPROM：用特殊的紫外線(xiàn)光照射此芯片，以“擦去”信息，恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，然后使用特殊EPROM寫(xiě)入器寫(xiě)入數(shù)據(jù)25只讀型的存儲(chǔ)器:25存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)問(wèn)題：

容量、速度和成本容量：需求無(wú)止境速度：能匹配處理器的速度成本問(wèn)題：成本和其它部件相比應(yīng)在合適范圍之內(nèi)26存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)問(wèn)題：26容量、速度和成本三個(gè)目標(biāo)不可能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)，要作權(quán)衡存取速度快，每比特價(jià)格高容量大，每比特價(jià)格越低，同時(shí)存取速度也越慢27容量、速度和成本27解決方案采用層次化的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)當(dāng)沿著層次下降時(shí)每比特的價(jià)格將下降，容量將增大速度將變慢，處理器的訪(fǎng)問(wèn)頻率也將下降28解決方案采用層次化的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)28存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)局部性原理提高存儲(chǔ)系統(tǒng)效能關(guān)鍵點(diǎn)：程序存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)局部性原理程序執(zhí)行時(shí)，有很多的循環(huán)和子程序調(diào)用，一旦進(jìn)入這樣的程序段，就會(huì)重復(fù)存取相同的指令集合對(duì)數(shù)據(jù)存取也有局部性，在較短的時(shí)間內(nèi)，穩(wěn)定地保持在一個(gè)存儲(chǔ)器的局部區(qū)域處理器主要和存儲(chǔ)器的局部打交道在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后，使用的代碼和數(shù)據(jù)集合會(huì)改變29存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)局部性原理提高存儲(chǔ)系統(tǒng)效能關(guān)鍵點(diǎn)：程序存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)局部性設(shè)計(jì)多級(jí)存儲(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)假設(shè)兩級(jí)存儲(chǔ)器： 第I級(jí)包含1KB，存取時(shí)間為0.1μs

第II級(jí)包含1MB，存取時(shí)間為1μs存取I級(jí)中的內(nèi)容，直接存取存取II級(jí)，首先被轉(zhuǎn)移到I級(jí)，然后再存取假設(shè)確定內(nèi)容所在位置時(shí)間可以忽略若在I級(jí)存儲(chǔ)器中發(fā)現(xiàn)存取對(duì)象的概率是95%，則平均訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間為：結(jié)果非常接近I級(jí)存儲(chǔ)的存取時(shí)間30設(shè)計(jì)多級(jí)存儲(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)假設(shè)兩級(jí)存儲(chǔ)器：30緩沖技術(shù)引入緩沖目的：緩和CPU與設(shè)備速度不匹配的矛盾。CPUCache內(nèi)存Buffer外部設(shè)備字傳送塊傳送緩沖包括：Cache和Buffer。31緩沖技術(shù)CPUCache內(nèi)存Buffer外部設(shè)備字傳送塊傳送什么是中斷?指CPU對(duì)系統(tǒng)中或系統(tǒng)外發(fā)生異步事件的響應(yīng)異步事件是指無(wú)一定時(shí)序關(guān)系的隨機(jī)發(fā)生事件如外部設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)設(shè)備出現(xiàn)異常等“中斷”名稱(chēng)源于：當(dāng)異步事件發(fā)生后，打斷了對(duì)當(dāng)前程序的執(zhí)行而轉(zhuǎn)去處理該異步事件直到處理完了后，再轉(zhuǎn)回原程序中斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行1.7.3中斷技術(shù)32什么是中斷?1.7.3中斷技術(shù)32從用戶(hù)角度看中斷33從用戶(hù)角度看中斷33幾個(gè)概念中斷是指某個(gè)事件（例如，電源掉電、俘點(diǎn)運(yùn)算溢出、外部設(shè)備傳輸完成或出錯(cuò)等）發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)中止現(xiàn)運(yùn)行程序的執(zhí)行，引出處理事件程序?qū)ο鄳?yīng)事件進(jìn)行處理，處理完畢后返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。中斷源：引起中斷的事件稱(chēng)中斷源，如打印完成中斷，其中斷源是打印機(jī)。斷點(diǎn)：發(fā)生中斷時(shí)正在運(yùn)行的程序被暫時(shí)停止，程序的暫停點(diǎn)稱(chēng)為斷點(diǎn)。例如，某程序正在執(zhí)行0200地址的指令被中斷，那么，0200地址就是斷點(diǎn)，在中斷返回時(shí)就執(zhí)行0200的下一條指令。中斷響應(yīng)：是處理機(jī)發(fā)現(xiàn)有中斷請(qǐng)求時(shí)，中止現(xiàn)運(yùn)行程序的執(zhí)行并自動(dòng)引出中斷處理程序的過(guò)程。中斷處理程序：對(duì)中斷事件進(jìn)行處理的程序叫中斷處理程序。如時(shí)鐘中斷處理、打印機(jī)完成中斷處理、打印機(jī)缺紙中斷處理等等。它是操作系統(tǒng)中與硬件最接近的一部分，是操作系統(tǒng)與硬件的接口。34幾個(gè)概念中斷是指某個(gè)事件（例如，電源掉電、俘點(diǎn)運(yùn)算溢出、外部強(qiáng)迫性中斷輸入/輸出(I/O)中斷：主要來(lái)自外部設(shè)備通道程序性中斷：運(yùn)行程序中本身的中斷(如被0除,缺頁(yè)中斷,缺段中斷,地址越界)時(shí)鐘中斷控制臺(tái)中斷硬件故障中斷自愿性中斷又稱(chēng)訪(fǎng)管中斷35強(qiáng)迫性中斷自愿性中斷35IBM370中的中斷1.機(jī)器故障中斷：如電源故障、電路檢驗(yàn)出錯(cuò)等2.輸入輸出中斷：I/O設(shè)備完成任務(wù)時(shí)產(chǎn)生3.外部中斷：時(shí)鐘中斷、多機(jī)系統(tǒng)中其它CPU的通信要求中斷等4.程序中斷：程序中的問(wèn)題引起的中斷，如錯(cuò)誤地使用指令或數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)保護(hù)等5.訪(fǎng)管中斷：每當(dāng)CPU執(zhí)行訪(fǎng)管指令時(shí)，即引起中斷并調(diào)用操作系統(tǒng)相應(yīng)的功能模塊為其服務(wù)36IBM370中的中斷1.機(jī)器故障中斷：如電源故障、電路檢驗(yàn)中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)的兩大組成部分：硬件中斷裝置和軟件中斷處理程序中斷裝置-中斷系統(tǒng)的機(jī)制部分負(fù)責(zé)捕獲中斷源發(fā)出的中斷請(qǐng)求，以一定方式響應(yīng)中斷源，然后將處理器控制權(quán)交給特定的中斷處理程序中斷處理程序-中斷系統(tǒng)的策略部分

37中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)的兩大組成部分：硬件中斷裝置和軟件中斷處理程中斷裝置的基本功能發(fā)現(xiàn)中斷響應(yīng)中斷：保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、找到恰當(dāng)?shù)闹袛嗵幚沓绦?8中斷裝置的基本功能38處理器如何發(fā)現(xiàn)中斷信號(hào)？處理器的控制部件中設(shè)一個(gè)能檢測(cè)中斷的機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為中斷掃描機(jī)構(gòu)在每條指令執(zhí)行周期的最后時(shí)刻掃描中斷寄存器，詢(xún)問(wèn)是否有中斷信號(hào)若無(wú)中斷信號(hào)，繼續(xù)執(zhí)行下一條指令若有中斷，中斷硬件就進(jìn)行中斷響應(yīng)發(fā)現(xiàn)中斷39處理器如何發(fā)現(xiàn)中斷信號(hào)？發(fā)現(xiàn)中斷39中斷向量表：存放所有中斷處理程序的入口地址。主存最低端的若干個(gè)字節(jié)。中斷向量？關(guān)中斷保存中斷現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)中斷向量表

設(shè)置新運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)中斷執(zhí)行中斷處理程序關(guān)中斷恢復(fù)被中斷程序的現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)中斷返回?cái)帱c(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行此時(shí)允許中斷嵌套。即優(yōu)先級(jí)更高的中斷請(qǐng)求可以打斷低級(jí)中斷的處理。設(shè)備發(fā)中斷信號(hào)CPU向設(shè)備發(fā)確認(rèn)中斷信號(hào)中斷處理過(guò)程40中斷向量表：存放所有中斷處理程序的入口地址。主存最低端的若干中斷處理一般過(guò)程：（1）設(shè)備給處理器發(fā)一個(gè)中斷信號(hào)（2）處理器處理完當(dāng)前指令后檢測(cè)到中斷，判斷出中斷來(lái)源并向發(fā)送中斷的設(shè)備發(fā)送確認(rèn)中斷信號(hào)，確認(rèn)信號(hào)使得該設(shè)備將中斷信號(hào)恢復(fù)到一般狀態(tài)（3）處理器開(kāi)始為軟件處理中斷做準(zhǔn)備：保存中斷點(diǎn)的程序執(zhí)行上下文環(huán)境，這通常包括程序狀態(tài)字PSW，程序計(jì)數(shù)器PC，一些寄存器的值，它們通常保存在系統(tǒng)棧中41中斷處理一般過(guò)程：41（4）處理器根據(jù)中斷源查詢(xún)中斷向量表，獲得與該中斷相聯(lián)系的處理程序入口地址，并將PC置成該地址，處理器開(kāi)始一個(gè)新的指令周期，控制轉(zhuǎn)移到中斷處理程序（5）中斷處理程序開(kāi)始工作（6）中斷處理結(jié)束時(shí)，執(zhí)行中斷返回指令，被中斷程序的上下文環(huán)境從系統(tǒng)堆棧中被恢復(fù)，處理器狀態(tài)恢復(fù)成原來(lái)的狀態(tài)。（7）PSW和PC被恢復(fù)成中斷前的值，處理器開(kāi)始一個(gè)新的指令周期，中斷處理結(jié)束42（4）處理器根據(jù)中斷源查詢(xún)中斷向量表，獲得與該中斷相聯(lián)系的處設(shè)備控制器或其他系統(tǒng)硬件發(fā)出中斷處理器完成當(dāng)前指令的執(zhí)行處理器接受中斷處理器將PSW和PC推入系統(tǒng)堆棧處理器根據(jù)中斷類(lèi)型讀入新的PC和PSW值中斷系統(tǒng)硬件完成的工作43設(shè)備控制器或其他系統(tǒng)硬件發(fā)出中斷處理器完成當(dāng)前指令的執(zhí)行處理保存CPU狀態(tài)的其余信息執(zhí)行中斷處理程序恢復(fù)CPU狀態(tài)信息從系統(tǒng)堆?；謴?fù)原PSW和PC中斷系統(tǒng)軟件完成的工作44保存CPU狀態(tài)的其余信息執(zhí)行中斷處理程序恢復(fù)CPU狀態(tài)信息從中斷的其它問(wèn)題中斷優(yōu)先級(jí)在一些機(jī)器中，中斷優(yōu)先級(jí)按中斷類(lèi)型劃分：以機(jī)器故障中斷的優(yōu)先級(jí)最高程序中斷和訪(fǎng)問(wèn)管理程序中斷次之外部中斷更次之輸入輸出的優(yōu)先級(jí)最低45中斷的其它問(wèn)題中斷優(yōu)先級(jí)45中斷屏蔽在CPU上運(yùn)行的程序，有時(shí)由于種種原因，不希望其在執(zhí)行過(guò)程中被別的事件所中斷，稱(chēng)為中斷屏蔽在PSW中設(shè)置中斷屏蔽碼以屏蔽某些指定的中斷類(lèi)型各設(shè)備接口中也有中斷禁止位，以禁止該設(shè)備的中斷46中斷屏蔽在CPU上運(yùn)行的程序，有時(shí)由于種種原因，不希望其在執(zhí)多個(gè)中斷的處理

若中斷處理過(guò)程中又發(fā)生中斷，引起多中斷處理問(wèn)題兩種處理方法：第一種：處理一個(gè)中斷時(shí)禁止中斷，對(duì)任何新中斷置之不理，當(dāng)再次允許中斷時(shí)，新中斷才被響應(yīng)。47多個(gè)中斷的處理若中斷處理過(guò)程中又發(fā)生中斷，引起多中斷處理多中斷處理第一種處理方法48多中斷處理第一種處理方法48第二種：中斷按照優(yōu)先度分級(jí) 允許高優(yōu)先級(jí)中斷打斷低優(yōu)先級(jí)的中斷 中斷處理嵌套

49第二種：49多中斷處理第二種處理方法50多中斷處理第二種處理方法501.8用戶(hù)界面用戶(hù)工作環(huán)境

服務(wù)（一）系統(tǒng)生成系統(tǒng)生成是指在一臺(tái)裸機(jī)上（或者安裝新的操作系統(tǒng)）安裝操作系統(tǒng)的過(guò)程。一般情況下，系統(tǒng)生成的工作是由系統(tǒng)程序員來(lái)完成的，在系統(tǒng)生成的過(guò)程中涉及到機(jī)器的硬件配置和操作系統(tǒng)核心參數(shù)的設(shè)置。還涉及軟件系統(tǒng)的版權(quán)的問(wèn)題。在微機(jī)上的系統(tǒng)生成用戶(hù)是可以完成的，比如安裝WINDOWS98、LINUX、MINIX、UNIX。511.8用戶(hù)界面用戶(hù)工作環(huán)境服務(wù)（一）系統(tǒng)生成51

（二）系統(tǒng)初啟在系統(tǒng)生成后，用戶(hù)每次使用機(jī)器時(shí)必須啟動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)于大、中、小型計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)啟動(dòng)的工作是由系統(tǒng)程序員（或系統(tǒng)管理員來(lái)完成的），對(duì)于微機(jī)來(lái)說(shuō)，是由用戶(hù)自己完成。WINDOWS98初啟：1、打開(kāi)機(jī)器電源；2、ROM中引導(dǎo)程序運(yùn)行裝入系統(tǒng)盤(pán)中的主引導(dǎo)塊;3、主引導(dǎo)塊程序執(zhí)行，啟動(dòng)DOS7.0引導(dǎo)程序做系統(tǒng)初始化的工作；包括系統(tǒng)資源初始狀態(tài)的設(shè)置、系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初始化、引導(dǎo)圖形用戶(hù)界面程序；4、圖形用戶(hù)界面運(yùn)行，生成用戶(hù)的圖形用戶(hù)界面，系統(tǒng)初啟工作完成。52（二）系統(tǒng)初啟WINDOWS98初啟：52Windows98系統(tǒng)初啟完成后的用戶(hù)界面53Windows98系統(tǒng)初啟完成后的用戶(hù)界面53UNIX系統(tǒng)初啟：1、將指定的UNIX操作系統(tǒng)執(zhí)行代碼程序裝入內(nèi)存；

a.ROM中引導(dǎo)程序?qū)⒅饕龑?dǎo)塊裝入指定內(nèi)存，啟動(dòng)主引導(dǎo)程序運(yùn)行；

b.主引導(dǎo)程序在系統(tǒng)盤(pán)上找到UNIX文件，裝入內(nèi)存，并啟動(dòng)其初啟程序；2、存儲(chǔ)空間及其管理機(jī)構(gòu)初始化；3、與設(shè)備有關(guān)的初始化；4、與文件系統(tǒng)有關(guān)的初始化；5、創(chuàng)建0＃和1＃進(jìn)程；6、1＃進(jìn)程創(chuàng)建各終端進(jìn)程；7、終端進(jìn)程運(yùn)行shell;8、各用戶(hù)終端上出現(xiàn)

login:表示系統(tǒng)初啟完成，等待用戶(hù)鍵入命令。54UNIX系統(tǒng)初啟：54作業(yè)作業(yè)步在操作系統(tǒng)中，把編好源程序后上機(jī)調(diào)試的工作分成四個(gè)步驟，稱(chēng)為四個(gè)作業(yè)步：

編輯編譯連接運(yùn)行運(yùn)行一個(gè)用戶(hù)程序的過(guò)程55作業(yè)作業(yè)步運(yùn)行一個(gè)用戶(hù)程序的過(guò)程55用戶(hù)界面56用戶(hù)界面56操作系統(tǒng)提供兩個(gè)用戶(hù)接口：程序級(jí)：系統(tǒng)調(diào)用操作命令級(jí)：作業(yè)控制語(yǔ)言（早期批處理操作系統(tǒng)）鍵盤(pán)命令（交互式操作系統(tǒng)，分時(shí)操作系統(tǒng)為代表）圖形用戶(hù)接口（UNIX、WINDOWS）57操作系統(tǒng)提供兩個(gè)用戶(hù)接口：57（一）作業(yè)控制語(yǔ)言

在批處理操作系統(tǒng)時(shí)代，用戶(hù)使用機(jī)是采用脫機(jī)方式，即用戶(hù)將自己的程序、數(shù)據(jù)和用作業(yè)控制語(yǔ)言編寫(xiě)的上機(jī)操作的步驟的程序一起提交給計(jì)算中心（或機(jī)房），隔一段時(shí)間去機(jī)房取結(jié)果。作業(yè)控制語(yǔ)言是一種語(yǔ)言，用來(lái)寫(xiě)程序操作步驟的程序。（二）鍵盤(pán)命令分時(shí)操作系統(tǒng)誕生后，用戶(hù)可以通過(guò)用戶(hù)終端直接使用計(jì)算機(jī)，并且可與計(jì)算機(jī)“對(duì)話(huà)”，這就是所謂的交互式計(jì)算機(jī)。用戶(hù)可通過(guò)鍵盤(pán)直接向計(jì)算機(jī)發(fā)布各種命令，計(jì)算機(jī)可接受、執(zhí)行用戶(hù)命令。58（一）作業(yè)控制語(yǔ)言（二）鍵盤(pán)命令58DOS系統(tǒng)把鍵盤(pán)命令分為：文件管理（COPY、COMP、TYPE、DEL、REN）磁盤(pán)管理（FORMAT、CHKDSK、DISKCOPY、DISKCOMP）目錄管理（DIR、CD、MD、RD、TREE）設(shè)備工作模式（CLS、MODE）日期、時(shí)間、系統(tǒng)設(shè)置（DATE、TIME、VER、VOL）運(yùn)行用戶(hù)程序(MASM、LINK、DEBUG)59DOS系統(tǒng)把鍵盤(pán)命令分為：59系統(tǒng)功能調(diào)用例如，在程序中要求顯示某個(gè)子目錄，這時(shí)就不能讓正在運(yùn)行的程序退出，然后發(fā)出“DIR”命令。這就要求在程序中能直接使用“DIR”命令，這種直接使用操作系統(tǒng)命令的功能稱(chēng)為系統(tǒng)功能調(diào)用。

系統(tǒng)功能調(diào)用：系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)與用戶(hù)的接口之一，用戶(hù)在程序中使用系統(tǒng)功能調(diào)用請(qǐng)求操作系統(tǒng)的服務(wù)。（系統(tǒng)功能調(diào)用命令、進(jìn)管指令、訪(fǎng)管指令）。60系統(tǒng)功能調(diào)用例如，在程序中要求顯示某個(gè)子目錄，這時(shí)6161

系統(tǒng)調(diào)用是通過(guò)訪(fǎng)管指令請(qǐng)求操作系統(tǒng)服務(wù)的，

PDP－11系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的UNIX系統(tǒng)

TRAPn

微機(jī)系統(tǒng)windows95/98,NTMS-DOSINTN

教材上稱(chēng)為自愿進(jìn)管指令：SVCNSVC（supervisorcall）：自愿進(jìn)管指令的操作碼

N：為地址碼62系統(tǒng)調(diào)用是通過(guò)訪(fǎng)管指令請(qǐng)求操作系統(tǒng)服務(wù)的，62

系統(tǒng)調(diào)用是通過(guò)訪(fǎng)管指令實(shí)現(xiàn)的。在程序中，如果希望請(qǐng)求操作系統(tǒng)的服務(wù)（例如，打開(kāi)一個(gè)文件，顯示某個(gè)目錄的內(nèi)容等），就要執(zhí)行一條訪(fǎng)管指令（trap、int），系統(tǒng)處理這個(gè)中斷，即為用戶(hù)提供相應(yīng)的服務(wù)（或者稱(chēng)響應(yīng)用戶(hù)的請(qǐng)求）。注意：在匯編程序中是顯式地使用訪(fǎng)管中斷命令，trap、INT。在高級(jí)語(yǔ)言中（C語(yǔ)言）是隱式使用訪(fǎng)管指令。

63系統(tǒng)調(diào)用是通過(guò)訪(fǎng)管指令實(shí)現(xiàn)的。在程序中，如果

不同的操作系統(tǒng)，系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)的具體方法有所不同，但其實(shí)質(zhì)的特點(diǎn)是相同的：1、每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用對(duì)應(yīng)一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用號(hào)；2、每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用有一個(gè)對(duì)應(yīng)的執(zhí)行程序段；

3、每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用要求一定數(shù)量的輸入?yún)?shù)和返回值；

4、整個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行程序入口地址表；64不同的操作系統(tǒng)，系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)的具體方法有所不同，但其實(shí)質(zhì)的

系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)65

系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)65

UNIX系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用一、UNIX系統(tǒng)調(diào)用的使用在UNIX系統(tǒng)中系統(tǒng)調(diào)用是自陷的一種。例如:某用戶(hù)程序要求打開(kāi)一個(gè)文件：匯編語(yǔ)言程序中：trap5

C語(yǔ)言程序中：open(“文件路徑名，mode）66

UNIX系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用一、UNIX系統(tǒng)調(diào)用的使用66二、trap處理程序

trap處理程序是UNIX系統(tǒng)的自陷處理程序，負(fù)責(zé)處理所有的自陷（來(lái)自處理機(jī)內(nèi)部的中斷），其中包括系統(tǒng)調(diào)用的處理。在處理系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，首先把要求的參數(shù)傳送到指定的存儲(chǔ)區(qū)（user結(jié)構(gòu)中），然后根據(jù)系統(tǒng)調(diào)用號(hào)查系統(tǒng)調(diào)用入口表，找到相應(yīng)處理程序的入口地址，并啟動(dòng)執(zhí)行，處理程序執(zhí)行完成后，返回trap程序，trap程序返回中斷自陷總控程序。67二、trap處理程序67三、系統(tǒng)調(diào)用入口表系統(tǒng)調(diào)用入口表是系統(tǒng)調(diào)用處理程序入口地址表，該表的第一個(gè)表目對(duì)應(yīng)0號(hào)系統(tǒng)調(diào)用，第二個(gè)表目對(duì)應(yīng)1號(hào)系統(tǒng)調(diào)用，如此類(lèi)推。在老版本的UNIX系統(tǒng)中只有64個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，在現(xiàn)代流行的UNIX系統(tǒng)版本中，一般有128個(gè)系統(tǒng)調(diào)用。

UNIX系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用入口表的定義如下：

structsysent{intcount;/*參數(shù)的個(gè)數(shù)*/int(*call)();/*執(zhí)行程序入口地址*/}sysent[64];68三、系統(tǒng)調(diào)用入口表68696970四、UNIX系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)70四、UNIX系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)

UNIX系統(tǒng)調(diào)用的分類(lèi)1、有關(guān)進(jìn)程管理的系統(tǒng)調(diào)用

fork創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程

exec執(zhí)行一個(gè)可執(zhí)行的文件

wait等待子進(jìn)程終止

exit進(jìn)程終止（自殺）......2、與文件有關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用

open打開(kāi)一個(gè)文件close關(guān)閉文件

read讀文件write寫(xiě)文件

creat創(chuàng)建文件lseek修改文件的讀寫(xiě)指針

link文件連接unlink撤除文件連接（刪除文件）......

3、與系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用

time取日歷時(shí)間

stime設(shè)置日歷時(shí)間...…71

UNIX系統(tǒng)調(diào)用的分類(lèi)1、有關(guān)進(jìn)程管理的系統(tǒng)調(diào)用2、與文件1.7.1中央處理器CPU一、CPU的構(gòu)成與基本工作方式：CPU包含：運(yùn)算器、控制器、寄存器、高速緩存。PCIR數(shù)據(jù)寄存器處理器內(nèi)存總線(xiàn)PSW地址寄存器控制和狀態(tài)寄存器高速緩存Cache運(yùn)算器控制器1.7操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境721.7.1中央處理器CPUPCIR數(shù)據(jù)寄存器處理器內(nèi)存運(yùn)算器實(shí)現(xiàn)指令中的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，是計(jì)算機(jī)計(jì)算的核心?？刂破髫?fù)責(zé)控制程序運(yùn)行的流程，包括取指令、維護(hù)CPU狀態(tài)、CPU與內(nèi)存的交互等等。寄存器是指令在CPU內(nèi)部作處理的過(guò)程中暫存數(shù)據(jù)、地址以及指令信息的存儲(chǔ)設(shè)備，在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)中它具有最快的訪(fǎng)問(wèn)速度。高速緩存處于CPU和物理內(nèi)存之間，一般由控制器中的內(nèi)存管理單元（MMU：MemoryManagementUnit）管理，訪(fǎng)問(wèn)速度快于內(nèi)存，低于寄存器。利用程序局部性原理使得高速指令處理和低速內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)得以匹配，從而提高CPU的效率。73運(yùn)算器實(shí)現(xiàn)指令中的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，是計(jì)算機(jī)計(jì)算的核心。2處理器中的寄存器寄存器提供了一定的存儲(chǔ)能力速度比主存快得多造價(jià)高，容量一般都很小兩類(lèi)寄存器：用戶(hù)可見(jiàn)寄存器高級(jí)語(yǔ)言編譯器通過(guò)算法分配并使用之，以減少程序訪(fǎng)問(wèn)主存次數(shù)?？刂坪蜖顟B(tài)寄存器用于控制處理器的操作，由OS的特權(quán)代碼使用，以控制其它程序的執(zhí)行。74處理器中的寄存器寄存器提供了一定的存儲(chǔ)能力3用戶(hù)可見(jiàn)寄存器機(jī)器語(yǔ)言（匯編語(yǔ)言）直接引用包括數(shù)據(jù)寄存器、地址寄存器等數(shù)據(jù)寄存器（dataregister）又稱(chēng)通用寄存器地址寄存器（addressregister）用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及指令的物理地址。如indexregister、segmentpointer、stackpointer75用戶(hù)可見(jiàn)寄存器機(jī)器語(yǔ)言（匯編語(yǔ)言）直接引用4控制和狀態(tài)寄存器用于控制處理器的操作大部分對(duì)于用戶(hù)是不可見(jiàn)的一部分可以在某種特權(quán)模式（由OS使用）下訪(fǎng)問(wèn)76控制和狀態(tài)寄存器用于控制處理器的操作5常見(jiàn)的控制和狀態(tài)寄存器程序計(jì)數(shù)器（PC：ProgramCounter），記錄將要取出的指令的地址指令寄存器（IR：InstructionRegister），包含最近取出的指令程序狀態(tài)字（PSW：ProgramStatusWord），記錄處理器的運(yùn)行模式信息等等77常見(jiàn)的控制和狀態(tài)寄存器程序計(jì)數(shù)器（PC：ProgramCo指令執(zhí)行的基本過(guò)程（1）兩個(gè)步驟：先從存儲(chǔ)器中每次讀取一條指令然后執(zhí)行這條指令一個(gè)單條指令處理過(guò)程稱(chēng)為一個(gè)指令周期程序的執(zhí)行是由不斷取指和執(zhí)行的指令周期組成78指令執(zhí)行的基本過(guò)程（1）兩個(gè)步驟：7每個(gè)指令周期開(kāi)始時(shí)，依據(jù)在程序計(jì)數(shù)器中的指令地址從存儲(chǔ)器中取一條指令在取指完成后根據(jù)指令類(lèi)別自動(dòng)將程序計(jì)數(shù)器的值變成下條指令的地址取到的指令放在指令寄存器（IR）中處理器解釋并執(zhí)行所要求的動(dòng)作指令執(zhí)行的基本過(guò)程（2）79每個(gè)指令周期開(kāi)始時(shí)，依據(jù)在程序計(jì)數(shù)器中的指令地址從存儲(chǔ)器中取5類(lèi)指令訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器指令：處理器和存儲(chǔ)器間數(shù)據(jù)傳送I/O指令：處理器和I/O設(shè)備間數(shù)據(jù)傳送和命令發(fā)送算術(shù)邏輯指令（數(shù)據(jù)處理指令）：執(zhí)行數(shù)據(jù)算術(shù)和邏輯操作控制轉(zhuǎn)移指令：指定一個(gè)新的指令的執(zhí)行起點(diǎn)處理器控制指令：修改處理器狀態(tài)，改變處理器工作方式805類(lèi)指令訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器指令：9特權(quán)指令和非特權(quán)指令使用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)必須要區(qū)分為特權(quán)指令和非特權(quán)指令特權(quán)指令：只能由操作系統(tǒng)使用的指令。如啟動(dòng)I/O設(shè)備、設(shè)置時(shí)鐘、控制中斷屏蔽位、清主存、設(shè)置中斷向量，修改PSW等。非特權(quán)指令：一般用戶(hù)使用的指令。如算術(shù)邏輯運(yùn)算、訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存、訪(fǎng)管指令等?CPU如何知道當(dāng)前運(yùn)行的是操作系統(tǒng)還是一般應(yīng)用軟件？ 依賴(lài)于處理器狀態(tài)81特權(quán)指令和非特權(quán)指令使用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)必須Whichofthefollowinginstructionsshouldbeprivileged?

Setvalueoftimer.Readtheclock.c.Clearmemory.d.Issueatrapinstruction.e.Turnoffinterrupts.f.Modifyentriesindevice-statustable.g.Switchfromusertokernelmode.h.AccessI/Odevice.

82Whichofthefollowinginstruc處理器的狀態(tài)為了保護(hù)操作系統(tǒng)，將處理器工作狀態(tài)劃分為管態(tài)和用戶(hù)態(tài)：管態(tài)：操作系統(tǒng)管理程序執(zhí)行時(shí)機(jī)器所處的狀態(tài)，較高的特權(quán)級(jí)別，又稱(chēng)為特權(quán)態(tài)（特態(tài)）、系統(tǒng)態(tài)、核心態(tài)用戶(hù)態(tài)：用戶(hù)程序執(zhí)行時(shí)機(jī)器所處的狀態(tài)，較低的特權(quán)級(jí)別，又稱(chēng)為普通態(tài)（普態(tài)）、目態(tài)有些系統(tǒng)將處理器狀態(tài)劃分核心狀態(tài)，管理狀態(tài)和用戶(hù)程序狀態(tài)（目標(biāo)狀態(tài)）三種83處理器的狀態(tài)為了保護(hù)操作系統(tǒng)，將處理器工作狀態(tài)劃分為管態(tài)和用核態(tài)（KernelMode)：

CPU執(zhí)行操作系統(tǒng)程序時(shí)所處的狀態(tài)。在此狀態(tài)下允許CPU使用全部資源和全部指令，其中包括一組特權(quán)指令（如涉及外設(shè)的I/O、改變處理機(jī)狀態(tài)、修改存儲(chǔ)保護(hù)的指令），實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)資源的分配與管理，為用戶(hù)提供使用外部設(shè)備的服務(wù)。

管態(tài)比核態(tài)的權(quán)限低，在此狀態(tài)下允許使用一些用戶(hù)態(tài)下不能使用的資源，但不能使用修改CPU狀態(tài)的指令。無(wú)核態(tài)時(shí)，管態(tài)執(zhí)行核態(tài)的全部功能。用戶(hù)態(tài)(UserMode)：用戶(hù)程序執(zhí)行時(shí)CPU所處的狀態(tài)。在此狀態(tài)下禁止使用特權(quán)指令，不能直接使用系統(tǒng)資源與改變CPU狀態(tài)，并且只能訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)程序所在的存儲(chǔ)空間。84核態(tài)（KernelMode)：用戶(hù)態(tài)(UserMode)

在核態(tài)下操作系統(tǒng)可以使用所有指令，包括一組特權(quán)指令。允許和禁止中斷；在進(jìn)程之間切換處理機(jī)；存取用于內(nèi)存保護(hù)的寄存器；執(zhí)行輸入和輸出操作；停止一個(gè)中央處理機(jī)的工作。

在下列情況下，由用戶(hù)態(tài)轉(zhuǎn)向核態(tài)：用戶(hù)程序要求操作系統(tǒng)的服務(wù)，系統(tǒng)調(diào)用；發(fā)生一次中斷；在用戶(hù)程序中產(chǎn)生了一個(gè)錯(cuò)誤的狀態(tài)；在用戶(hù)程序中企圖執(zhí)行一條特權(quán)指令；從核態(tài)轉(zhuǎn)回用戶(hù)態(tài)用一條指令實(shí)現(xiàn)，這條指令也是特權(quán)指令。一般情況下是中斷返回指令。85在核態(tài)下操作系統(tǒng)可以使用所有指令，包括一組特權(quán)指令。實(shí)例：x86系列處理器386、486、Pentium系列都支持4個(gè)處理器特權(quán)級(jí)別（特權(quán)環(huán)：R0、R1、R2和R3）從R0到R3特權(quán)能力依次降低R0相當(dāng)于雙狀態(tài)系統(tǒng)的管態(tài)R3相當(dāng)于目態(tài)R1和R2則介于兩者之間，它們能夠運(yùn)行的指令集合具有包含關(guān)系：86實(shí)例：x86系列處理器386、486、Pentium系列都支四個(gè)級(jí)別運(yùn)行不同類(lèi)別的程序：R0-運(yùn)行操作系統(tǒng)核心代碼R1-運(yùn)行關(guān)鍵設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和I/O處理例程R2-運(yùn)行其它受保護(hù)共享代碼，如語(yǔ)言系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境R3-運(yùn)行各種用戶(hù)程序現(xiàn)有基于x86處理器的操作系統(tǒng)，如UNIX、Linux以及Windows系列大都只用了R0和R3兩個(gè)特權(quán)級(jí)別87四個(gè)級(jí)別運(yùn)行不同類(lèi)別的程序：16圖：Intel系列CPU的特權(quán)級(jí)別88圖：Intel系列CPU的特權(quán)級(jí)別17管態(tài)和用戶(hù)態(tài)的差別處理器處于管態(tài)時(shí)：全部指令（包括特權(quán)指令）可以執(zhí)行可使用所有資源并具有改變處理器狀態(tài)的能力處理器處于目態(tài)時(shí)：只有非特權(quán)指令能執(zhí)行89管態(tài)和用戶(hù)態(tài)的差別處理器處于管態(tài)時(shí)：18程序狀態(tài)字PSWPSW(ProgramStatusWord):CPU的狀態(tài)——指明管態(tài)還是目態(tài)，用來(lái)說(shuō)明當(dāng)前在CPU上執(zhí)行的是操作系統(tǒng)還是一般用戶(hù)程序，從而決定其是否可以使用特權(quán)指令或擁有其它的特殊權(quán)力條件碼——反映指令執(zhí)行后的結(jié)果特征中斷屏蔽碼——指出是否允許中斷90程序狀態(tài)字PSWPSW(ProgramStatusWo例1：微處理器M68000的程序狀態(tài)字條件位：C：進(jìn)位標(biāo)志位 V：溢出標(biāo)志位Z：結(jié)果為零標(biāo)志位 N：結(jié)果為負(fù)標(biāo)志位I0–I2：三位中斷屏蔽位S：CPU狀態(tài)標(biāo)志位，為1處于管態(tài)，為0處于目態(tài)T：陷阱（Trap）中斷指示位為1，在下一條指令執(zhí)行后引起自陷中斷91例1：微處理器M68000的程序狀態(tài)字條件位：20CPU狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

目態(tài)--管態(tài)其轉(zhuǎn)換的唯一途徑是通過(guò)中斷 管態(tài)--目態(tài)可用設(shè)置PSW(修改程序狀態(tài)字)實(shí)現(xiàn)92CPU狀態(tài)的轉(zhuǎn)換 目態(tài)--管態(tài)211.7.2存儲(chǔ)系統(tǒng)作業(yè)必須把它的程序和數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存中才能運(yùn)行多道程系統(tǒng)中，若干個(gè)程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)要放入主存儲(chǔ)器操作系統(tǒng)要管理、保護(hù)程序和數(shù)據(jù)，使它們不至于受到破壞操作系統(tǒng)本身也要存放在主存儲(chǔ)器中并運(yùn)行931.7.2存儲(chǔ)系統(tǒng)作業(yè)必須把它的程序和數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存中才能一、存儲(chǔ)器類(lèi)型：RAM和ROM二、存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)：存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)的局部性原理容量速度光盤(pán)、磁盤(pán)、優(yōu)盤(pán)、磁帶硬盤(pán)硬盤(pán)緩存內(nèi)存高速緩存寄存器256K、512K128M、2G2M40G~80G650M、1.44M、64M、400G94一、存儲(chǔ)器類(lèi)型：容量速度光盤(pán)、磁盤(pán)、優(yōu)盤(pán)、磁帶硬盤(pán)硬盤(pán)緩存內(nèi)讀寫(xiě)型的存儲(chǔ)器可把數(shù)據(jù)存入其中任一地址單元，并可在以后的任何時(shí)候把數(shù)據(jù)讀出，或者重新存入新的數(shù)據(jù)的一種存儲(chǔ)器常被稱(chēng)為隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器（RAM：RandomAccessMemory）RAM主要用作存放隨機(jī)存取的程序的數(shù)據(jù)95讀寫(xiě)型的存儲(chǔ)器24只讀型的存儲(chǔ)器:只能從其中讀取數(shù)據(jù)，但不能隨意用普通方法寫(xiě)入數(shù)據(jù)（寫(xiě)入數(shù)據(jù)只能用特殊方法）稱(chēng)為只讀存儲(chǔ)器（ROM：Read-OnlyMemory）變型：PROM和EPROMPROM：一種可編程只讀存儲(chǔ)器，使用特殊PROM寫(xiě)入器寫(xiě)入數(shù)據(jù)EPROM：用特殊的紫外線(xiàn)光照射此芯片，以“擦去”信息，恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，然后使用特殊EPROM寫(xiě)入器寫(xiě)入數(shù)據(jù)96只讀型的存儲(chǔ)器:25存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)問(wèn)題：

容量、速度和成本容量：需求無(wú)止境速度：能匹配處理器的速度成本問(wèn)題：成本和其它部件相比應(yīng)在合適范圍之內(nèi)97存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)問(wèn)題：26容量、速度和成本三個(gè)目標(biāo)不可能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)，要作權(quán)衡存取速度快，每比特價(jià)格高容量大，每比特價(jià)格越低，同時(shí)存取速度也越慢98容量、速度和成本27解決方案采用層次化的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)當(dāng)沿著層次下降時(shí)每比特的價(jià)格將下降，容量將增大速度將變慢，處理器的訪(fǎng)問(wèn)頻率也將下降99解決方案采用層次化的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)28存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)局部性原理提高存儲(chǔ)系統(tǒng)效能關(guān)鍵點(diǎn)：程序存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)局部性原理程序執(zhí)行時(shí)，有很多的循環(huán)和子程序調(diào)用，一旦進(jìn)入這樣的程序段，就會(huì)重復(fù)存取相同的指令集合對(duì)數(shù)據(jù)存取也有局部性，在較短的時(shí)間內(nèi)，穩(wěn)定地保持在一個(gè)存儲(chǔ)器的局部區(qū)域處理器主要和存儲(chǔ)器的局部打交道在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后，使用的代碼和數(shù)據(jù)集合會(huì)改變100存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)局部性原理提高存儲(chǔ)系統(tǒng)效能關(guān)鍵點(diǎn)：程序存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)局部性設(shè)計(jì)多級(jí)存儲(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)假設(shè)兩級(jí)存儲(chǔ)器： 第I級(jí)包含1KB，存取時(shí)間為0.1μs

第II級(jí)包含1MB，存取時(shí)間為1μs存取I級(jí)中的內(nèi)容，直接存取存取II級(jí)，首先被轉(zhuǎn)移到I級(jí)，然后再存取假設(shè)確定內(nèi)容所在位置時(shí)間可以忽略若在I級(jí)存儲(chǔ)器中發(fā)現(xiàn)存取對(duì)象的概率是95%，則平均訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間為：結(jié)果非常接近I級(jí)存儲(chǔ)的存取時(shí)間101設(shè)計(jì)多級(jí)存儲(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)假設(shè)兩級(jí)存儲(chǔ)器：30緩沖技術(shù)引入緩沖目的：緩和CPU與設(shè)備速度不匹配的矛盾。CPUCache內(nèi)存Buffer外部設(shè)備字傳送塊傳送緩沖包括：Cache和Buffer。102緩沖技術(shù)CPUCache內(nèi)存Buffer外部設(shè)備字傳送塊傳送什么是中斷?指CPU對(duì)系統(tǒng)中或系統(tǒng)外發(fā)生異步事件的響應(yīng)異步事件是指無(wú)一定時(shí)序關(guān)系的隨機(jī)發(fā)生事件如外部設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)設(shè)備出現(xiàn)異常等“中斷”名稱(chēng)源于：當(dāng)異步事件發(fā)生后，打斷了對(duì)當(dāng)前程序的執(zhí)行而轉(zhuǎn)去處理該異步事件直到處理完了后，再轉(zhuǎn)回原程序中斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行1.7.3中斷技術(shù)103什么是中斷?1.7.3中斷技術(shù)32從用戶(hù)角度看中斷104從用戶(hù)角度看中斷33幾個(gè)概念中斷是指某個(gè)事件（例如，電源掉電、俘點(diǎn)運(yùn)算溢出、外部設(shè)備傳輸完成或出錯(cuò)等）發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)中止現(xiàn)運(yùn)行程序的執(zhí)行，引出處理事件程序?qū)ο鄳?yīng)事件進(jìn)行處理，處理完畢后返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。中斷源：引起中斷的事件稱(chēng)中斷源，如打印完成中斷，其中斷源是打印機(jī)。斷點(diǎn)：發(fā)生中斷時(shí)正在運(yùn)行的程序被暫時(shí)停止，程序的暫停點(diǎn)稱(chēng)為斷點(diǎn)。例如，某程序正在執(zhí)行0200地址的指令被中斷，那么，0200地址就是斷點(diǎn)，在中斷返回時(shí)就執(zhí)行0200的下一條指令。中斷響應(yīng)：是處理機(jī)發(fā)現(xiàn)有中斷請(qǐng)求時(shí)，中止現(xiàn)運(yùn)行程序的執(zhí)行并自動(dòng)引出中斷處理程序的過(guò)程。中斷處理程序：對(duì)中斷事件進(jìn)行處理的程序叫中斷處理程序。如時(shí)鐘中斷處理、打印機(jī)完成中斷處理、打印機(jī)缺紙中斷處理等等。它是操作系統(tǒng)中與硬件最接近的一部分，是操作系統(tǒng)與硬件的接口。105幾個(gè)概念中斷是指某個(gè)事件（例如，電源掉電、俘點(diǎn)運(yùn)算溢出、外部強(qiáng)迫性中斷輸入/輸出(I/O)中斷：主要來(lái)自外部設(shè)備通道程序性中斷：運(yùn)行程序中本身的中斷(如被0除,缺頁(yè)中斷,缺段中斷,地址越界)時(shí)鐘中斷控制臺(tái)中斷硬件故障中斷自愿性中斷又稱(chēng)訪(fǎng)管中斷106強(qiáng)迫性中斷自愿性中斷35IBM370中的中斷1.機(jī)器故障中斷：如電源故障、電路檢驗(yàn)出錯(cuò)等2.輸入輸出中斷：I/O設(shè)備完成任務(wù)時(shí)產(chǎn)生3.外部中斷：時(shí)鐘中斷、多機(jī)系統(tǒng)中其它CPU的通信要求中斷等4.程序中斷：程序中的問(wèn)題引起的中斷，如錯(cuò)誤地使用指令或數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)保護(hù)等5.訪(fǎng)管中斷：每當(dāng)CPU執(zhí)行訪(fǎng)管指令時(shí)，即引起中斷并調(diào)用操作系統(tǒng)相應(yīng)的功能模塊為其服務(wù)107IBM370中的中斷1.機(jī)器故障中斷：如電源故障、電路檢驗(yàn)中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)的兩大組成部分：硬件中斷裝置和軟件中斷處理程序中斷裝置-中斷系統(tǒng)的機(jī)制部分負(fù)責(zé)捕獲中斷源發(fā)出的中斷請(qǐng)求，以一定方式響應(yīng)中斷源，然后將處理器控制權(quán)交給特定的中斷處理程序中斷處理程序-中斷系統(tǒng)的策略部分

108中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)的兩大組成部分：硬件中斷裝置和軟件中斷處理程中斷裝置的基本功能發(fā)現(xiàn)中斷響應(yīng)中斷：保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、找到恰當(dāng)?shù)闹袛嗵幚沓绦?09中斷裝置的基本功能38處理器如何發(fā)現(xiàn)中斷信號(hào)？處理器的控制部件中設(shè)一個(gè)能檢測(cè)中斷的機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為中斷掃描機(jī)構(gòu)在每條指令執(zhí)行周期的最后時(shí)刻掃描中斷寄存器，詢(xún)問(wèn)是否有中斷信號(hào)若無(wú)中斷信號(hào)，繼續(xù)執(zhí)行下一條指令若有中斷，中斷硬件就進(jìn)行中斷響應(yīng)發(fā)現(xiàn)中斷110處理器如何發(fā)現(xiàn)中斷信號(hào)？發(fā)現(xiàn)中斷39中斷向量表：存放所有中斷處理程序的入口地址。主存最低端的若干個(gè)字節(jié)。中斷向量？關(guān)中斷保存中斷現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)中斷向量表

設(shè)置新運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)中斷執(zhí)行中斷處理程序關(guān)中斷恢復(fù)被中斷程序的現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)中斷返回?cái)帱c(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行此時(shí)允許中斷嵌套。即優(yōu)先級(jí)更高的中斷請(qǐng)求可以打斷低級(jí)中斷的處理。設(shè)備發(fā)中斷信號(hào)CPU向設(shè)備發(fā)確認(rèn)中斷信號(hào)中斷處理過(guò)程111中斷向量表：存放所有中斷處理程序的入口地址。主存最低端的若干中斷處理一般過(guò)程：（1）設(shè)備給處理器發(fā)一個(gè)中斷信號(hào)（2）處理器處理完當(dāng)前指令后檢測(cè)到中斷，判斷出中斷來(lái)源并向發(fā)送中斷的設(shè)備發(fā)送確認(rèn)中斷信號(hào)，確認(rèn)信號(hào)使得該設(shè)備將中斷信號(hào)恢復(fù)到一般狀態(tài)（3）處理器開(kāi)始為軟件處理中斷做準(zhǔn)備：保存中斷點(diǎn)的程序執(zhí)行上下文環(huán)境，這通常包括程序狀態(tài)字PSW，程序計(jì)數(shù)器PC，一些寄存器的值，它們通常保存在系統(tǒng)棧中112中斷處理一般過(guò)程：41（4）處理器根據(jù)中斷源查詢(xún)中斷向量表，獲得與該中斷相聯(lián)系的處理程序入口地址，并將PC置成該地址，處理器開(kāi)始一個(gè)新的指令周期，控制轉(zhuǎn)移到中斷處理程序（5）中斷處理程序開(kāi)始工作（6）中斷處理結(jié)束時(shí)，執(zhí)行中斷返回指令，被中斷程序的上下文環(huán)境從系統(tǒng)堆棧中被恢復(fù)，處理器狀態(tài)恢復(fù)成原來(lái)的狀態(tài)。（7）PSW和PC被恢復(fù)成中斷前的值，處理器開(kāi)始一個(gè)新的指令周期，中斷處理結(jié)束113（4）處理器根據(jù)中斷源查詢(xún)中斷向量表，獲得與該中斷相聯(lián)系的處設(shè)備控制器或其他系統(tǒng)硬件發(fā)出中斷處理器完成當(dāng)前指令的執(zhí)行處理器接受中斷處理器將PSW和PC推入系統(tǒng)堆棧處理器根據(jù)中斷類(lèi)型讀入新的PC和PSW值中斷系統(tǒng)硬件完成的工作114設(shè)備控制器或其他系統(tǒng)硬件發(fā)出中斷處理器完成當(dāng)前指令的執(zhí)行處理保存CPU狀態(tài)的其余信息執(zhí)行中斷處理程序恢復(fù)CPU狀態(tài)信息從系統(tǒng)堆?；謴?fù)原PSW和PC中斷系統(tǒng)軟件完成的工作115保存CPU狀態(tài)的其余信息執(zhí)行中斷處理程序恢復(fù)CPU狀態(tài)信息從中斷的其它問(wèn)題中斷優(yōu)先級(jí)在一些機(jī)器中，中斷優(yōu)先級(jí)按中斷類(lèi)型劃分：以機(jī)器故障中斷的優(yōu)先級(jí)最高程序中斷和訪(fǎng)問(wèn)管理程序中斷次之外部中斷更次之輸入輸出的優(yōu)先級(jí)最低116中斷的其它問(wèn)題中斷優(yōu)先級(jí)45中斷屏蔽在CPU上運(yùn)行的程序，有時(shí)由于種種原因，不希望其在執(zhí)行過(guò)程中被別的事件所中斷，稱(chēng)為中斷屏蔽在PSW中設(shè)置中斷屏蔽碼以屏蔽某些指定的中斷類(lèi)型各設(shè)備接口中也有中斷禁止位，以禁止該設(shè)備的中斷117中斷屏蔽在CPU上運(yùn)行的程序，有時(shí)由于種種原因，不希望其在執(zhí)多個(gè)中斷的處理

若中斷處理過(guò)程中又發(fā)生中斷，引起多中斷處理問(wèn)題兩種處理方法：第一種：處理一個(gè)中斷時(shí)禁止中斷，對(duì)任何新中斷置之不理，當(dāng)再次允許中斷時(shí)，新中斷才被響應(yīng)。118多個(gè)中斷的處理若中斷處理過(guò)程中又發(fā)生中斷，引起多中斷處理多中斷處理第一種處理方法119多中斷處理第一種處理方法48第二種：中斷按照優(yōu)先度分級(jí) 允許高優(yōu)先級(jí)中斷打斷低優(yōu)先級(jí)的中斷 中斷處理嵌套

120第二種：49多中斷處理第二種處理方法121多中斷處理第二種處理方法501.8用戶(hù)界面用戶(hù)工作環(huán)境

服務(wù)（一）系統(tǒng)生成系統(tǒng)生成是指在一臺(tái)裸機(jī)上（或者安裝新的操作系統(tǒng)）安裝操作系統(tǒng)的過(guò)程。一般情況下，系統(tǒng)生成的工作是由系統(tǒng)程序員來(lái)完成的，在系統(tǒng)生成的過(guò)程中涉及到機(jī)器的硬件配置和操作系統(tǒng)核心參數(shù)的設(shè)置。還涉及軟件系統(tǒng)的版權(quán)的問(wèn)題。在微機(jī)上的系統(tǒng)生成用戶(hù)是可以完成的，比如安裝WINDOWS98、LINUX、MINIX、UNIX。1221.8用戶(hù)界面用戶(hù)工作環(huán)境服務(wù)（一）系統(tǒng)生成51

（二）系統(tǒng)初啟在系統(tǒng)生成后，用戶(hù)每次使用機(jī)器時(shí)必須啟動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)于大、中、小型計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)啟動(dòng)的工作是由系統(tǒng)程序員（或系統(tǒng)管理員來(lái)完成的），對(duì)于微機(jī)來(lái)說(shuō)，是由用戶(hù)自己完成。WINDOWS98初啟：1、打開(kāi)機(jī)器電源；2、ROM中引導(dǎo)程序運(yùn)行裝入系統(tǒng)盤(pán)中的主引導(dǎo)塊;3、主引導(dǎo)塊程序執(zhí)行，啟動(dòng)DOS7.0引導(dǎo)程序做系統(tǒng)初始化的工作；包括系統(tǒng)資源初始狀態(tài)的設(shè)置、系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初始化、引導(dǎo)圖形用戶(hù)界面程序；4、圖形用戶(hù)界面運(yùn)行，生成用戶(hù)的圖形用戶(hù)界面，系統(tǒng)初啟工作完成。123（二）系統(tǒng)初啟WINDOWS98初啟：52Windows98系統(tǒng)初啟完成后的用戶(hù)界面124Windows98系統(tǒng)初啟完成后的用戶(hù)界面53UNIX系統(tǒng)初啟：1、將指定的UNIX操作系統(tǒng)執(zhí)行代碼程序裝入內(nèi)存；

a.ROM中引導(dǎo)程序?qū)⒅饕龑?dǎo)塊裝入指定內(nèi)存，啟動(dòng)主引導(dǎo)程序運(yùn)行；

b.主引導(dǎo)程序在系統(tǒng)盤(pán)上找到UNIX文件，裝入內(nèi)存，并啟動(dòng)其初啟程序；2、存儲(chǔ)空間及其管理機(jī)構(gòu)初始化；3、與設(shè)備有關(guān)的初始化；4、與文件系統(tǒng)有關(guān)的初始化；5、創(chuàng)建0＃和1＃進(jìn)程；6、1＃進(jìn)程創(chuàng)建各終端進(jìn)程；7、終端進(jìn)程運(yùn)行shell;8、各用戶(hù)終端上出現(xiàn)

login:表示系統(tǒng)初啟完成，等待用戶(hù)鍵入命令。125UNIX系統(tǒng)初啟：54作業(yè)作業(yè)步在操作系統(tǒng)中，把編好源程序后上機(jī)調(diào)試的工作分成四個(gè)步驟，稱(chēng)為四個(gè)作業(yè)步：

編輯編譯連接運(yùn)行運(yùn)行一個(gè)用戶(hù)程序的過(guò)程126作業(yè)作業(yè)步運(yùn)行一個(gè)用戶(hù)程序的過(guò)程55用戶(hù)界面127用戶(hù)界面56操作系統(tǒng)提供兩個(gè)用戶(hù)接口：程序級(jí)：系統(tǒng)調(diào)用操作命令級(jí)：作業(yè)控制語(yǔ)言（早期批處理操作系統(tǒng)）鍵盤(pán)命令（交互式操作系統(tǒng)，分時(shí)操作系統(tǒng)為代表）圖形用戶(hù)接口（UNIX、WINDOWS）128操作系統(tǒng)提供兩個(gè)用戶(hù)接口：57（一）作業(yè)控制語(yǔ)言

在批處理操作系統(tǒng)時(shí)代，用戶(hù)使用機(jī)是采用脫機(jī)方式，即用戶(hù)將自己的程序、數(shù)據(jù)和用作業(yè)控制語(yǔ)言編寫(xiě)的上機(jī)操作的步驟的程序一起提交給計(jì)算中心（或機(jī)房），隔一段時(shí)間去機(jī)房取結(jié)果。作業(yè)控制語(yǔ)言是一種語(yǔ)言，用來(lái)寫(xiě)程序操作步驟的程序。（二）鍵盤(pán)命令分時(shí)操作系統(tǒng)誕生后，用戶(hù)可以通過(guò)用戶(hù)終端直接使用計(jì)算機(jī)，并且可與計(jì)算機(jī)“對(duì)話(huà)”，這就是所謂的交互式計(jì)算機(jī)。用戶(hù)可通過(guò)鍵盤(pán)直接向計(jì)算機(jī)發(fā)布