处理器管理：模式切换与中断处理

"这篇文档是关于操作系统的课件，主要探讨了处理器管理，特别是模式切换的步骤以及相关概念，如中央处理器、中断技术、处理器状态等。内容涵盖了单处理器和多处理器系统，寄存器的作用，特权指令和非特权指令的区分，以及处理器的两种状态——核心态和用户态。" 在操作系统中，模式切换是确保系统安全和高效运行的关键过程。以下是模式切换的详细步骤： 1) **保存被中断进程的处理器现场信息**：当一个进程被中断时，为了能够恢复中断前的状态，操作系统会保存当前进程的寄存器内容、内存映射等信息，这些被称为处理器现场，以便后续恢复执行。 2) **处理器从用户态切换到核心态**：这是为了执行具有更高权限的服务程序或中断处理程序，因为核心态允许访问和操作所有的系统资源。 3) **设置中断屏蔽位**：在处理中断时，根据中断级设置中断屏蔽位可以防止新的中断发生，确保当前中断能够完整处理，不会被其他中断打断。 4) **查找服务程序或中断处理程序地址**：根据系统调用号或中断号，操作系统会查询系统调用表或中断入口表来找到相应的处理程序，然后跳转到该地址执行。 处理器在操作系统中扮演着核心角色，它包括了各种类型的寄存器，如通用寄存器、指针寄存器、段选择符寄存器、指令指针和标志寄存器等，这些寄存器快速存储和传递数据，构成了处理器执行程序的关键现场。 计算机系统分为单处理器和多处理器系统。单处理器系统通常顺序执行任务，利用流水线技术或发射体系结构提高效率。多处理器系统则分为共享存储和分布存储两类，共享存储的多处理器系统所有处理器平等访问同一主存，而分布存储的多处理器系统每个处理器有自己的主存，通过网络交换数据。 指令系统分为特权指令和非特权指令。特权指令只允许操作系统内核使用，例如控制I/O设备、设置时钟和中断屏蔽等。非特权指令则供用户程序使用，不能执行涉及系统资源的操作。 处理器有两种状态：核心态和用户态。核心态下，程序可以执行所有指令并访问所有资源，而在用户态，程序只能执行非特权指令，以防止对系统造成破坏。这种状态转换机制保证了系统的安全性和稳定性。