(11)--3.3操作系统原理课件.ppt

3.33.3 进程的执行模式进程的执行模式进程控制进程控制 两种不同的处理器执行模式进程创建的基本步骤进程切换处理器的执行模式处理器的执行模式 与操作系统相关联的处理器执行模式 用户程序相关联的处理器执行模式 特权模式特权模式 在特权模式下运行的指令：读取或改变诸如程序状态字之类的控制寄存器的指令、原始I/O指令和与内存管理相关的指令等。用户模式用户模式 与用户程序相关联的处理器执行模式称为用户模式。非特权模式，不能执行特权指令。为什么要使用两种不同的处理为什么要使用两种不同的处理器模式呢？器模式呢？为了为了保护操作系统和重要的操作保护操作系统和重要的操作系统表（例如进程控制块）不受系统表（例如进程控制块）不受用户程序的干扰。用户程序的干扰。两个问题两个问题处理器如何才能知道它正在什么模式下执行？模式是如何变化的呢？处理器如何获知和改变所处模式？处理器如何获知和改变所处模式？程序状态字中有表示执行模式的位该位应某些事件要求而改变创建进程的步骤创建进程的步骤分配进程标识符分配空间初始化进程控制块设置正确的连接创建或扩充其它数据结构操作系统须知道私有用户地址空间（存放程序和数据的部分），以及用户栈需要多少空间；为进程控制块分配空间。进程标识部分包括进程ID和其它相关的ID；进程控制信息部分根据标准的默认值和该进程请求的特性来初始化。进程切换进程切换进程切换是让处于运行态的进程中断运行，让出处理器，让操作系统指定的新进程运行。被中断进程的上下文环境需要保存。进程切换进程切换什么事件会触发进程切换？模式切换与普通的进程切换之间的区别是什么呢？操作系统需要对其所控制的各种数据结构做些什么呢？进程切换时机进程切换时机在操作系统从当前正运行进程中获得控制权的任何时刻发生；可能引发进程把控制权交给操作系统的事件主要包括中断、陷阱和系统调用中断和陷阱中断和陷阱的比较的比较中断和陷阱都属于系统中断的范畴；中断由与当前正运行进程无关的某种外部事件引发，陷阱与当前正运行的进程相关。以时钟中断为例以时钟中断为例当发生时钟中断时，操作系统会去确定当前正在运行进程的执行时间是否已经超过最大允许时间段，若超过，就将其切换到就绪态，调入另一个进程执行。当发生当发生I/OI/O中断时中断时操作系统会去确定I/O活动是否已经发生；若有一个或多个进程正在等待该I/O事件，则操作系统会把它们都转换为就绪态；然后，操作系统还要决定是继续执行当前处于运行态的进程，还是让具有更高优先级的就绪态进程来抢占，这取决于系统采用的进程调度方案。当发生内存失效时当发生内存失效时操作系统须从外存中把包含这一引用的页或者段调入内存；内存失效进程将进入阻塞态，期望的块调入内存后，转换为就绪态。陷阱陷阱操作系统首先要判断引发陷阱的错误或异常条件是否致命。若致命，当前运行进程将直接被置为退出态，切换别的进程执行；若不致命，操作系统可能会尝试修复程序。系统调用系统调用操作系统可能被来自正执行程序的系统调用激活模式切换模式切换将程序计数器置为中断处理程序的开始地址；从用户模式切换到内核模式，去执行操作系统例行程序以获得服务；保存的上下文都包含哪些信息呢？保存的上下文都包含哪些信息呢？包含中断处理程序可能改变的所有信息，以及恢复被中断程序时所需要的所有信息。中断发生后，一定会发生进程切换吗？中断发生后，一定会发生进程切换吗？可能会也可能不会 模式切换可以在不改变运行态进程的状态的情况下出现；若发生进程切换，操作系统必须使环境产生实质性的变化，开销会比较大。