【学习笔记：操作系统】Chapter 1: Introduction

计算机系统组织

Save and load can’t be done without CPU
Direct memory access(DMA) can be done without CPU

• I/O可与CPU同时运行
• 每个设备控制器负责特定的设备类型。
• 每个设备控制器都有本地缓冲区。
• CPU将数据从/向主存储器移入/移出本地缓冲区
• I/O是从设备到控制器的本地缓冲区。
• 设备控制器通过引起中断（通过系统总线）通知CPU它已完成其操作。

事件的发生通常通过硬件或软件中断(interrupt)来表示。硬件可随时通过系统总线向CPU发出信号以触发中断。软件通过执行特别操作，如系统调用(system call)也能触发中断。

INTR：向CPU发送中断指令
INTA：CPU响应
IRQ：中断控制线路，连接设备

• 中断通过中断向量(interrupt vector)将控制传输至中断服务程序，中断向量包含各种设备的中断处理子程序的地址
• 终端体系结构必须保存被中断指令的地址
• 当一个中断正在被处理时，将禁止其他中断传入（防止中断丢失）
• trap：由error或用户请求(system call)而产生的软件中断
• 操作系统是中断驱动的

I/O结构

- 同步I/O(Synchronous I/O)：I/O启动后，控制仅在I/O完成时返回用户程序。等待过程中CPU空闲，直至下一次中断。一次最多只有一个I/O请求未完成，不会同时处理多个。 - 异步I/O(Asynchronous I/O)：I/O启动后，控制立即返回用户程序，无需等待I/O完成。用设备状态表记录每个I/O设备的条目，指示其类型，地址和状态。（更加高效，更充分利用CPU，提升用户体验）

设备状态表(device-status table)：

DMA:

• 高速传输
• 设备控制器将数据块从缓冲存储器直接传输到主存储器，无需CPU干预（传输过程中不触发中断）
• 每个块只产生一个中断，而不是每个字节一个中断

存储结构

主存(main memory)：CPU可直接访问
二级存储(secondary storage)：提供较大非易失性存储空间
三级存储(tertiary storage)：disk等
缓存(cache)：将信息放入访问更快的存储空间中，主存可以看成是二级存储的最后一级cache



特权指令(privileged instructions)：能引起损害的机器指令（只能在kernel mode下运行）。如果在用户模式下试图执行，则硬件并不执行，而是任务指令非法，将其以trap形式通知操作系统。
特权指令包括：转换到kernel mode，I/O控制，定时器管理、中断管理等。
1.允许和禁止中断，控制中断禁止屏蔽位
2.在进程间切换处理
3.存取用于主存保护的寄存器
4.执行I/O操作
5.停止一个中央处理器的工作
6.清理内存
7.设置时钟
8.建立存储键
9.加载PSW

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存储、安全、系统、环境等见教材及ppt（不想打了orz