1、操作系統(tǒng)教程(第5版)第2章 處理器管理高等教育出版社出版2014年1月第二章 處理器管理2.1 處理器狀態(tài) 2.2 中斷技術(shù)2.3 進(jìn)程及其實現(xiàn)2.4 線程及其實現(xiàn)2.5 Linux進(jìn)程2.6 處理器調(diào)度2.7 Linux調(diào)度算法2.1處理器狀態(tài)2.1.1處理器2.1.2程序狀態(tài)字2.1.1 處理器狀態(tài)寄存器(1)計算機(jī)系統(tǒng)的處理器包括一組寄存器，其個數(shù)根據(jù)機(jī)型的不同而不同，它們構(gòu)成了一級存儲，比主存容量小 ，但訪問速度快。這組寄存器所存儲的信息與程序的執(zhí)行有很大關(guān)系，構(gòu)成了處理器現(xiàn)場。 寄存器(2)通用寄存器- EAX，EBX，ECX和EDX指針及變址寄存器-ESP，EBP，ESI及EDI

2、段選擇符寄存器-CS、DS、SS、ES 、FS、GS 指令指針寄存器和標(biāo)志寄存器-EIP、EFLAGS控制寄存器-CR0，CR1，CR2和CR3 外部設(shè)備使用的寄存器寄存器(3)EAXEBXECXEDXAXBXCXDXESPEBPESIEDISPBPSIDI寄存器(4)CSDSSSESFSGSIPEFLAGSCR0CR1CR2 CR32. 特權(quán)指令與非特權(quán)指令(1)機(jī)器指令的集合稱指令系統(tǒng) (1)數(shù)據(jù)處理類指令； (2)轉(zhuǎn)移類指令； (3)數(shù)據(jù)傳送類指令； (4)移位與字符串指令； (5)I/O類指令。特權(quán)指令與非特權(quán)指令(2)從資源管理和控制程序執(zhí)行的角度出發(fā)，把指令系統(tǒng)中的指令分作兩部分：

3、特權(quán)指令和非特權(quán)指令。特權(quán)指令是指只能提供給操作系統(tǒng)的核心程序使用的指令，如啟動I/O設(shè)備、設(shè)置時鐘、控制中斷屏蔽位、清主存、建立存儲鍵，加載PSW等。3. 內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)處理器怎么知道當(dāng)前是操作系統(tǒng)還是一般用戶程序在運行呢?處理器狀態(tài)標(biāo)志: 管理狀態(tài)（核心狀態(tài)、特態(tài)或管態(tài)）和用戶狀態(tài)（目標(biāo)狀態(tài)、常態(tài)或目態(tài))。處理器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。處理器處于管理狀態(tài)時，程序可以執(zhí)行全部指令，使用所有資源，具有改變處只能執(zhí)行非特權(quán)指令。Intel x86的處理器狀態(tài)有四理器狀態(tài)的能力；處理器處于用戶狀態(tài)時，程序種，支持4個保護(hù)級別，0級權(quán)限最高，3級權(quán)限最低。 4.處理器狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換導(dǎo)致處理器從用戶態(tài)向內(nèi)核態(tài)轉(zhuǎn)換，

4、一是程序請求操作系統(tǒng)服務(wù)，執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用；二是程序運行時，產(chǎn)生中斷或異常事件，運行程序被中斷，轉(zhuǎn)向中斷處理或異常處理程序工作。兩類情況都通過中斷機(jī)制發(fā)生，中斷和異常是用戶態(tài)到內(nèi)核態(tài)轉(zhuǎn)換僅有的途徑。從內(nèi)核態(tài)轉(zhuǎn)向用戶態(tài)，計算機(jī)提供一條特權(quán)指令稱作加載程序狀態(tài)字(Intel x86為iret指令)，用來實現(xiàn)從系統(tǒng)(核心態(tài))返回到用戶態(tài)，控制權(quán)交給應(yīng)用進(jìn)程。5.用戶棧和核心棧 (1) 用戶棧 (2) 核心棧 (3) 棧指針2.1.2 程序狀態(tài)字(1)計算機(jī)如何知道當(dāng)前處于何種工作狀態(tài)？這時能否執(zhí)行特權(quán)指令？通常操作系統(tǒng)都引入程序狀態(tài)字PSW（Program Status Word）來區(qū)別不同的處理器工作狀態(tài)。PSW用來控制指令執(zhí)行順序并保留和指示與程序有關(guān)的系統(tǒng)狀態(tài)，主要作用是實現(xiàn)程序狀態(tài)的保護(hù)和恢復(fù)。每個程序都有一個與其執(zhí)行相關(guān)的PSW，每個處理器都設(shè)置一個PSW寄存器。程序占有處理器執(zhí)行，它的PSW將占有PSW寄存器。 程序狀態(tài)字寄存器(2) PSW寄存器包括以下內(nèi)容：程序基本狀態(tài)： (1) 程序計數(shù)器； (2) 條件碼； (3）處理器狀態(tài)位。中斷碼。保存程序執(zhí)行時當(dāng)前發(fā)生的中斷事件。中斷屏蔽位。指明程序執(zhí)行中發(fā)生中斷事件時，是否響應(yīng)出現(xiàn)的中斷事件。 Intel x86程序狀態(tài)字Intel x86中，P