操作系统之前传

 

关于芯片

• CPU六个主要寄存器：三个存放地址（指令、内存数据、IO端口），三个存放缓冲数据（指令、内存数据、IO数据）
• 计算机的芯片除了CPU，还有显卡上的GPU，及处理音频视频的解码的数字信号处理器等
• 片上系统：计算机的所有主要原件都在一个芯片上，为了适应便携设备的需求。

关于中断

• 用户程序在需要IO操作时会调用操作系统的IO程序（分为执行前处理和执行中等待，执行后处理三个阶段，其中执行中等待的时间，CPU是不参与的）
• 一个指令周期包含：取指，执行指令，检查中断三个部分
• 中断产生于IO操作完成后，执行后处理执行前，步骤是（其中前五步由硬件完成，后四步由OS完成）：

1. 设备发送中断请求给OS
2. OS执行完当前的指令，检查到设备的中断请求
3. OS给设备发送应答
4. 处理器把PSW和PC压入控制栈
5. 加载新PC
6. 保存剩余的处理状态信息
7. 处理中断
8. 恢复处理状态信息
9. 恢复旧PSW和PC

• 多个中断的处理机制

关于存储器

• 离线存储器（光盘等）--磁盘--内存---高速缓存（有的有三级）--寄存器（前两者是非易失性的，也叫二极存储器）
• 局部性原理，命中的概念及缓存的代价
• 内存块及高速缓存槽
• 设计要考虑的问题

1. 块大小设置
2. 置换算法
3. 高速缓存大小
4. 映射函数
5. 高速缓存级数
6. 写策略

关于IO操作（经历过以下发展阶段）

• 可编程IO：不发送中断，由OS主动检查是否完成命令。
• 中断驱动IO：上面讨论中断的时候的情形
• DMA（直接内存存取）：由独立于CPU的总线中的模块来完成IO读取的指令。这种情况下，系统只需要发给此模块一个命令，然后接着其他指令的执行（指令包含信息：读或写，设备地址，开始的存储单元，字数）；完成后发送中断信号给CPU