1.1 简介

• 电脑包括

  • 硬件：

    • 一个或多个处理器
    • 主内存
    • I／O设备
    • 系统总线
  • 软件：

    • 系统软件
    • 应用软件

• 操作系统概述

  • 承上：为系统用户提供一套服务
  • 启下：利用硬件资源

1.2 处理器、寄存器

• 寄存器简介

  • 定义：寄存器是CPU内部的内存
  • 注册原因：启用CPU以最小化主内存引用
  • 分类：

    • User-visible registers（用户可见寄存器）
    • Control and status registers（控制和状态寄存器）

• 用户可见寄存器、控制和状态寄存器比较

  • 用户可见寄存器

    • 可以被机器语言和汇编语言访问／存取
    • 适用于所有应用程序

      • 系统程序
      • 应用程序
  • 控制和状态寄存器

    • 用于控制处理器的操作
    • 大多数对用户不可见
    • 有些可以通过机器指令在控制或系统模式下访问

• 控制和状态寄存器分类

  • 程序计数器（PC）

    • 包含将要获取的指令的地址
  • 指令寄存器（IR）

    • 包含最近获取的指令
  • 程序状态字（PSW）

    • 条件代码
    • 其他与状态相关的位，如：

      • 中断启用／禁用
      • 主管／用户模式
      • ……

1.3 指令执行

• 指令执行的两个阶段

  • 处理器从内存中读取／加载／提取指令。
  • 处理器执行每条指令。
  • 指令周期：单条指令执行所需的事件。

• 关键

  • CPU的程序计数器（PC）保存接下来将要获取的指令的地址。
  • 获取的指令被放置在指令寄存器（IR）中。
  • 每次提取后，CPU的程序计数器（PC）都会递增。

1.4 中断

• 中断介绍

  • 中断原因：

    • 大多数I／O设备比CPU慢，中断可以提高CPU设备的利用率。
    • 计数。
    • 避免某些程序独占CPU。

  • 中断定义

    • 其他模块（I／O、时钟）可以中断处理器正常排序的机制。

      • I／O设备可以停止CPU的运行以提供一些必要的服务。
    • 中断和恢复

      • 软件和硬件都被用于支持它。

• 中断和指令周期

  • 异常表

    • 例外的编号
    • 编号的例外处理程序（ISR）的地址

  • 中断产生时，提供了一个类似的编号，然后可以查找异常表来得出程序ISR的地址，也就是中断的PC。

• 中断处理

  • 暂停正常的执行顺序

    • 一般可以由中断服务号来划分服务程序在内存的位置，分析查找到的ISR。

• 多个中断

  • 在处理一个中断时，发生了新的中断

    • 中断一个ISR来处理新的中断。

  • 方法一：在处理中断时禁用中断。

  • 方法二：定义中断的有限级（嵌套中断处理）。