1、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)2 處理器管理 2.1 處理器2.1.2 指令與處理器模式機(jī)器指令 機(jī)器指令是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的基本命令，是中央處理器執(zhí)行的基本單位 指令由一個(gè)或多個(gè)字節(jié)組成，包括操作碼字段、一個(gè)或多個(gè)操作數(shù)地址字段、以及一些表征機(jī)器狀態(tài)的狀態(tài)字以及特征碼 指令完成各種算術(shù)邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、控制流跳轉(zhuǎn)指令執(zhí)行過程 CPU根據(jù)PC取出指令，放入IR，并對指令譯碼，然后發(fā)出各種控制命令，執(zhí)行微操作系列，從而完成一條指令的執(zhí)行 一種指令執(zhí)行步驟如下： 取指：根據(jù)PC從存儲(chǔ)器或高速緩沖存儲(chǔ)器中取指令到IR 解碼：解譯IR中的指令來決定其執(zhí)行行為 執(zhí)行：連接到CPU部件，執(zhí)行運(yùn)算，產(chǎn)生結(jié)果并寫回，同時(shí)在C

2、C里設(shè)置運(yùn)算結(jié)論標(biāo)志；跳轉(zhuǎn)指令操作PC，其他指令遞增PC值指令執(zhí)行周期與指令流水線 指令執(zhí)行周期 指令流水線取指解碼執(zhí)行取指解碼執(zhí)行取指解碼執(zhí)行取指解碼執(zhí)行取指解碼執(zhí)行指令與非指令 用戶程序并非能夠使用全部機(jī)器指令，那些與計(jì)算機(jī)核心資源相關(guān)的特殊指令會(huì)被保護(hù) 如：啟動(dòng)I/O指令、置PC指令、等等 核心資源相關(guān)的指令只能使用作系統(tǒng)程序指令：只能作系統(tǒng)內(nèi)核使用的指令 非指令：能夠被所有程序使用的指令處理器模式 設(shè)置處理器模式實(shí)現(xiàn)指令管理 一般設(shè)置0、1、2、3等四種運(yùn)行模式，建議分別對應(yīng)：0OS內(nèi)核、1系統(tǒng)調(diào)用、2共享庫程序、3用戶程序等保護(hù)級別 0模式可以執(zhí)行全部指令；3模式只能執(zhí)行非指令；其他每種運(yùn)行模式可以規(guī)定執(zhí)行的指令子集操作系統(tǒng)常用的處理器模式 一般來說，現(xiàn)代操作系統(tǒng)只使用0和3兩種模式，分別對應(yīng)于內(nèi)核模式和用戶模式處理器模式的切換 簡稱模式切換，包括“用戶模式內(nèi)核模式” 和“內(nèi)核模式用戶模式”的轉(zhuǎn)換 中斷、異?；蛳到y(tǒng)異常等導(dǎo)致用戶程序向OS內(nèi)核切換，觸發(fā)：用戶模式內(nèi)核模式 程序請求操作系統(tǒng)服務(wù) 程序運(yùn)行時(shí)發(fā)生異常 程序運(yùn)行時(shí)發(fā)生并響應(yīng)中斷 O