操作系统基础-指令执行与缺页中断处理

"指令执行和缺页中断处理-经典操作系统基础课件 屠祁 第三版" 本课件详细讲解了操作系统中的关键概念和技术，包括指令执行、缺页中断处理以及多个核心模块的内容。以下是相关知识点的详细说明： 1. **指令执行**： 在计算机系统中，指令执行是CPU的基本任务。当CPU接收到一条指令，它首先会解析指令，然后根据指令的要求进行相应的操作，如计算、存储或调用其他资源。如果指令涉及的数据不在当前内存中，可能需要通过内存管理系统来获取。 2. **缺页中断处理**： 缺页中断是一种硬件机制，用于处理虚拟内存系统中的页错误。当处理器尝试访问一个不在主存中的页面时，会触发缺页中断。处理过程包括： - 给出虚地址：CPU试图访问的虚拟地址。 - 形成页号：从虚拟地址中提取对应的页号。 - 检查内存：判断该页是否在主存中，若不在，则需进行后续步骤。 - 有空闲块：如果内存中有空闲的页框，系统将分配一个用于存放新页面。 - 从外存读入：从硬盘等外存设备读取所需页面到空闲页框。 - 调整页表和存储分块表：更新页表和内存管理数据结构，指示新页面的位置。 - 重新启动被中断的指令：恢复执行之前被中断的指令。 - 如果页面需要写回外存，还要进行淘汰策略，选择一页写回，并更新页表。 3. **操作系统基础**： - 存储程序式计算机：现代计算机的基本架构，程序和数据预先存储在内存中，CPU按顺序执行。 - 进程管理：涉及进程的状态转换、控制块、进程调度等，是多任务执行的基础。 - 并行程序设计：讨论进程间同步、互斥和通信机制，如信号量和管程。 - 主存管理：包括实存管理和虚拟存贮管理，解决内存分配和回收问题。 - 设备管理：涵盖了设备分配、磁盘调度算法等，确保高效使用硬件资源。 - 文件系统：文件的组织、目录管理、存储空间分配和安全控制是文件系统的重要组成部分。 4. **操作系统历史和发展**： 课件中提到操作系统的发展，例如MS-DOS和Windows的迭代，强调了操作系统在软件工程和计算机科学中的重要性。 5. **操作系统与硬件、软件关系**： 操作系统是连接硬件和软件的桥梁，协调系统资源的分配和使用，同时提供给用户友好的接口。 6. **死锁**： 死锁是多进程系统中可能出现的一种状态，讨论了死锁的定义、示例和研究内容，以及如何预防和避免死锁。 通过这些章节的学习，学生可以全面理解操作系统的工作原理，为后续学习计算机网络、数据库系统等高级主题打下坚实基础。