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操作系统03.ppt

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第三章 中断与处理机调度,3.1 中断与中断系统 3.2 处理机调度 3.3 调度级别与多级调度 3.4 实时调度 3.5 多处理机调度 3.6 系统举例,操作系统是中断驱动的! Interrupt driven,3.1 中断与中断系统,3.1.1 中断的概念 3.1.2 中断装置 3.1.3 中断处理程序,3.1.1 中断的概念,处理机在运行过程中,出现了某一事件,必须中止正在运行的程序,转去处理这个事件,然后再返回原来运行的程序,这一过程称为中断。 中断系统: 中断装置(硬件) 中断处理程序(软件),3.1.2 中断装置,发现并响应中断的硬件机构 识别中断源,当有多个中断源时,按紧迫程度排队; 保存现场; 引出中断处理程序。,中断响应和处理的过程,,3.1.2.1 中断源与中断字,中断源 引起中断的事件。 中断寄存器 保存与中断事件相关信息的寄存器。 中断字 中断寄存器的内容。例:IO中断:设备状态寄存器。,3.1.2.2 中断类型与中断向量,强迫性中断 运行程序不期望的 时钟中断 IO中断 控制台中断 硬件故障中断 power failure 内存校验错 程序性中断 越界,越权,缺页 溢出,除0 非法指令,自愿性中断 运行程序期望的 系统调用 访管指令 系统调用 fd=open(fname,mode) 访管指令 准备参数 svc n 取返回值,3.1.2.2 中断类型与中断向量,,,中断装置,中断处理程序,,运行程序 访管指令,自愿中断:,SVC n trap n,,3.1.2.2 中断类型与中断向量,中断向量:中断处理程序的运行环境与入口地址(PSW,PC) 每类中断事件有一个中断向量, 中断向量的存放位置是由硬件规定的, 中断向量的内容是OS在系统初始化时设置好的。,中断向量mode应为系统态,,3.1.2.2 中断类型与中断向量,PSW1, PC1 时钟中断向量 PSW2, PC2 I/O中断向量 PSW3, PC3 console中断向量 PSW4, PC4 硬件故障 PSW5, PC5 程序错误… …PSWn, PCn 访管中断向量,0000 0008 0016 0024 0030…0090,时钟中断 处理程序,PC1:,I/O中断 处理程序,PC2:,访管中断 处理程序,PCn:,…,系统空间,3.1.2.3 中断嵌套与系统栈,一般原则: 高优先级别中断可以嵌入低优先级中断 实现方法: 中断响应后立即屏蔽不高于当前中断优先级的中断源。,3.1.2.3 中断嵌套与系统栈,,进入中断后一般需要进一步保存现场关中断(屏蔽所有中断)进一步保存现场(地址寄存器,通用寄存器等)开中断(或开放高优先级中断)….中断处理….恢复现场中断返回,3.1.2.3 中断嵌套与系统栈(Cont.),……,目态,PSW1: PC1,……,管态,PSW2: PC2,……,管态,PSWn: PCn,,,,…,,,,中断嵌套:,…,…,3.1.2.3 中断嵌套与系统栈(Cont.),…… PSWn-1 PCn-1 …… PSW2 PC2 PSW1 PC1,,栈顶指针:,系统栈:,,3.1.2.4 中断优先级与中断屏蔽,中断优先级: 硬件规定的中断响应次序,依据: 紧迫程度; 处理时间。 中断屏蔽: 高优先级中断事件处理不受低优先级中断打扰; 程序调整中断响应次序。,3.1.3 中断处理程序,强迫性中断: 自愿性中断:转中断处理程序是否嵌套中断由系统栈恢复现场 需要切换进程返回上层中断由系统栈恢复现场 转CPU分派返回目态程序 (dispatcher),保存现场信息 取中断字 分析中断原因,保存现场信息 取访管号 分析调用功能,,,,,,,T,F,F,T,,3.1.3.1 IO中断处理,正常结束 继续传输; 唤醒相关进程。 传输错误 复执(eg. 3次); 报告系统操作员。,3.1.3.2 时钟中断处理,Housekeeping 进程管理 重新计算进程调度参数(eg. 动态优先数) 实现软时钟,启动定时程序 硬时钟5ms发生一次中断,软时钟50ms 考虑进程切换,3.1.3.3 控制台中断处理,一个控制按钮,一个中断向量,一个中断处理程序。,3.1.3.4 硬件故障处理,电源故障处理 掉电: 内存,寄存器外存 停止设备 停止处理机 恢复: 启动处理机 启动设备 外存内存,寄存器,Use UPS for critical applications,3.1.3.4 硬件故障处理(cont.),内存故障处理 海明校验,奇偶校验错误 下雨检查 划出系统 报告操作员,3.1.3.5 程序性中断的处理,只能由操作系统处理的中断 影响系统或其它进程 越界,非法
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