操作系統筆記（四）中斷和系統調用等
阿新 • • 發佈：2018-03-12
trap ogr 單獨 設備驅動 gist urn all 保存 per
- bootstrap:
- 執行者：boot-loader(不是操作系統的一部分). 如 GRUB
- 任務： 1）加載OS到內存 2）將控制轉交給OS
- 中斷
- 處理步驟：
- 硬件：保存寄存器, 切到ISR（Interrupt Service Routine）
- ISR匯編：保存需要的寄存器，設置環境
- ISR C: 處理中斷，從外設讀入數據
- ISR C: 返回匯編ISR
- ISR匯編：恢復寄存器，返回中斷點。
- 中斷向量：
- 本質：以IRQ（Interrupt ReQuest number）為索引的ISR向量
- 應用：處理中斷時，CPU根據設備的IRQ定位Interrupt vector中對應的ISR
- 異常
- 本質：處理器執行指令時遭遇異常。因是同步事件（處理完才返回），又稱為軟件中斷或同步中斷
- 與中斷區別：1）發起對象 外設 vs 軟件 2）處理方式 異步 vs 同步
- 外設的訪問：device controller(含寄存器)
- I/O 端口（8/16地址）：特殊命令，如IN/OUT reg, port 將I/O端口的數據讀或寫到CPU寄存器
- 內存映射I/O（內存地址）：通用指令，同一總線。
- 本質：視作內存
- 優勢：設備驅動可以用C語言寫； 不需要單獨的I/O保護機制；指令重用
- 劣勢：內存的緩沖機制對於外設很危險
- 現狀：結合使用，memory-mapped i/o用於數據寄存器，i/o端口用於指令寄存器
- 硬件保護
- dual mode operation: 0 for 內核，1 for 用戶。設置在硬件上。
- privileged instructions：I/o 保護。包括所有I/o命令。僅在內核態執行。
- memory protection：控制內存可訪問的範圍。base register and limit register。【base, base + limit）
- cpu protection: 防止單程序一直占用CPU。計時器（counter register and holding register）
- 系統調用
- 操作系統提供給用戶程序訪問的接口。
- call wapper of system call in C run-time(CRT) library ->store system call number -> trap into os -> get system call service routine by indexing a system call table using system call number -> run system call service routine and return to user programs ...
- 如何trap into os? exception(INT 0x80/0x2e) or special instruction(SYSENTER and SYSEXIT)
- 與庫函數的區別：系統調用需要切換到內核態，也就意味著更大的調用開銷。庫函數本質上和用戶自定義的函數一致。
操作系統筆記（四）中斷和系統調用等