四.计算机系统之异常控制流

一、控制流程

• 从给处理器加电开始,知道断电位置,程序计数器假设一个值的序列：a1,a2,a3,a4,...,ak。其中,每个ak是够格相应的指令Ik的地址。
• 每次从ak到ak+1的过渡成为流程控制
• 控制转移序列叫做处理器的控制流

二、异常

• 现代系统通过控制流发送突变来解决向磁盘请求数据、硬件的定期型号。这叫做异常控制流(Exception Control Flow,ECF)

• 1.特点

  • 理解ECF将帮助你理解重要的系统概念
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• 2.异常产生

  • 当处理器状态发生一个重要的变化时,及当前指令状态编码变为不同的行为和信号。状态编号成为事件。
  • 当处理器检测到有事件发送时，会通过一张异常表的跳转表，进行一个间接过程调用(异常),到专门设计来处理这类事件的操作系统子程序(内核)--异常处理程序。
  • 处理完异常后:
    • 处理程序返回给当前指令,即当事件发生时正则执行的指令 (内存缺页)
    • 处理程序将控制返回给下一条指令,即如果没发生异常将会执行的下一条指令 I/O信号,线程切换,鼠标/键盘输入信号
    • 处理程序终止被终端的程序。

• 3.异常类别

类别	原因	异步/同步	返回行为
中断	来自I/O设备的信号(网卡、磁盘、定时芯片)	异步	总是返回到下一条指令
陷阱	有意的异常(键盘输入,文件读取：相较于中断算软更加主观性)	同步	总是返回到下一条指令
故障	前缀可恢复的错误(缺页异常)	同步	总是返当前指令
终止	不可恢复(致命错误)	同步	不会返回

• 异常是允许系统提供进程的概念所需要的基本构造块
  • 系统中的每个程序都是运行在某个进程的上下文中
  • 上下文有程序正确运行所需的状态组成
  • 状态：栈、通用目的的寄存器的内容、程序计数器、环境变量、打开文件描述符的集合