1. 指令與處理器模式
- 指令執行周期：取指、譯碼、執行
- 指令分類（根據權限）
- 特權指令：只能被操作系統內核使用（啟動IO，置PC值）
- 非特權指令：所有程序都能使用
- 處理器模式：
- 共有四種：0內核模式，1系統調用，2共享庫程序，3用戶模式
- 一般來說：只有0內核模式（能執行全部指令）和3用戶模式（只能執行非特權指令）
- 模式切換：
- 用戶模式 --> 內核模式（系統調用、異常、響應中斷）
- 內核模式 --> 用戶模式（中斷返回指令）
2. 中斷
- 概念：
- 操作系統是中斷驅動的。即中斷是激活操作系統的唯一方式
- 廣義中斷：停止CPU正在執行的進程，轉而執行中斷處理程序，處理完后返回原進程或調度新進程
- 狹義中斷：源於處理器之外的中斷事件，IO中斷、時鍾中斷、外部信號中斷
- 中斷源：
- 處理器硬件故障中斷事件：內存故障
- 程序性中斷事件：除0異常、缺頁異常
- 自願性中斷事件：系統調用
- IO中斷事件：IO完成
- 外部中斷事件：鼠標點擊
- 中斷系統：
- 實現：硬件完成中斷響應，軟件完成中斷處理
- 中斷裝置：
- 處理器外中斷：由中斷控制器實現
- 處理器內中斷（陷阱）：由指令控制邏輯實現
- 系統調用（系統陷阱）：執行陷入指令時直接觸發，即系統陷阱
- 中斷處理流程
- 多中斷處理：中斷屏蔽、中斷優先級、中斷嵌套
3. 進程
- 進程：操作系統進行資源分配和調度的獨立單位
- 進程解剖：OS管理進程的數據結構P + 內存代碼 + 內存數據 + 通用寄存器R + PSW
- 進程狀態：
- 進程數據：
- 進程控制塊PCB：是OS用於記錄進程狀態和環境信息的數據結構
- 標識信息：進程標識（進程標識號、進程組標識號）
- 現場信息：用戶可見寄存器內容、控制/狀態寄存器內容、棧指針內容
- 控制信息：進程調度信息、進程組成信息、隊列指引元、通信相關、進程特權信息、處理器使用信息、資源清單信息
- 進程映像：某一時刻進程的內容及執行狀態集合
- 進程控制塊、進程程序塊、進程數據塊、核心棧
- 進程上下文：進程執行的環境支持（CPU現場、Cache中的執行信息）
- 用戶級、寄存器級、系統級
- 進程控制塊PCB：是OS用於記錄進程狀態和環境信息的數據結構
- 進程的管理
- 進程實現的隊列模型
- 進程控制流程
- 進程創建：進程表增加一項，申請PCB並初始化，生成標識，建立映像，分配資源，移入就緒隊列
- 進程撤銷：從隊列中移除，歸還響應資源。。。
- 進程阻塞：保存現場，修改PCB，移入等待隊列
- 進程喚醒：從等待隊列移出，修改PCB，進入就緒隊列
- 進程掛起：修改進程狀態並出入相關隊列，收回內存等資源送至對換區
- 進程激活：分配內存，修改狀態並出入相關隊列
- 原語
- 概念：由若干指令構成的完成某種特定功能，有原子性
- 應用：修改OS核心數據結構（進程表、PCB池）
- 進程切換與模式切換
- 流程： 倆進程上下文切換（保存被中斷的上下文、進程調度、恢復待運行的上下文）
- 模式切換：用戶態到內核態這種。進程切換必須在內核態完成，所以必須經理模式切換
4. 線程
- 多線程技術：一個進程內有多個線程
- 思路：將進程的兩個功能“獨立分配資源”和“調度執行”功能分開
- 分類：
- KLT：內核級多線程
- ULT：用戶級別多線程
- 多線程實現的混合策略
- 一個ULT綁定多個KLT
5. 處理器調度
- 處理器調度的層次：高級、中級、低級
- 處理器調度算法
- 原則：資源利用率、響應時間、周轉時間（進入系統到出系統時間）、吞吐量（單位時間處理進程數）、公平性
- 算法：優先數算法、時間片輪轉、分級調度算法、彩票算法