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随着互联网的不断发展,越来越多的人都在学习软件编程开发技术,而今天我们就通过案例分析来了解一下,操作系统的概念与硬件基础。
一、什么是操作系统?
操作系统(Operating System,简称OS)是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序,是直接运行在“裸机”上的基本的系统软件,任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。
操作系统是用户和计算机的接口,同时也是计算机硬件和其他软件的接口。操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软件及数据资源,控制程序运行,改善人机界面,为其它应用软件提供支持,让计算机系统所有资源大限度地发挥作用,提供各种形式的用户界面,使用户有一个好的工作环境,为其它软件的开发提供必要的服务和相应的接口等。实际上,用户是不用接触操作系统的,操作系统管理着计算机硬件资源,同时按照应用程序的资源请求,分配资源,如:划分CPU时间,内存空间的开辟,调用打印机等。
二、操作系统为重要的硬件基础是硬件的中断机构
1. 当操作系统无事可做时以“闲逛”的形式等待事件的发生。各种事件以各种中断源发向CPU,经过中断机构响应后,进入对操作系统某些功能的调用,OS从而被驱动。
2. 因为操作系统的所有功能都是由中断驱动的,所以只有借助中断,OS才能获得系统监控权。(所以,中断是驱动和激活OS的手段)
3. 操作系统内核代码运行在系统态(也叫管态、核心态)。
4. 用户程序代码运行在用户态(也叫目态、常态)。
5. 从用户态进入核心态的途径是中断。
三、CPU的主要寄存器
数据寄存器:暂存来自内存的数据或将要写入内存的数据。
指令寄存器:存放正在执行的指令,以便指令译码器能译码执行。
地址寄存器:保存CPU当前访问的内存地址,直至内存读写操作完成。
累加寄存器:暂存算数逻辑单元ALU运算的结果。
程序计数器(Program Counter,PC):存放现行程序将要执行的指令地址。
程序状态字(Program Status Word,PSW):用于保留及指示与程序相关的所有系统信息。
四、CPU及其工作状态
特权指令:仅供OS内核程序使用的指令。(如:启动外设、清空内存、加载PSW、加载PC等敏感操作)
普通指令:除特权指令以外的指令。
管态:可执行指令全集、访问全部内存和所有系统资源。
目态:只能执行规定的指令、访问指定寄存器和指定存储区域。
中断(iterrupt)的含义
中断是指计算机在执行程序过程中,遇到需要立即处理的事件,暂停当前正在运行的程序,转而执行相应的事件处理程序(中断处理程序,设置在OS内核中),处理完成再返回断点或调度其他程序执行的过程。
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