"该资源是关于操作系统课件,主要探讨中断和异常的区别。中断是由外部事件触发,与当前指令无关,可在用户模式或内核模式下发生,通常用于提供非当前进程所需的服务。异常则是由处理器执行的指令引起,可能在指令执行期间发生,主要用于处理错误或提供对当前进程的服务,如出错和陷入。课程由朱长征教师讲授,内容涵盖操作系统的核心概念、发展、服务、用户接口和结构。参考书目包括《操作系统教程》、《计算机操作系统》和《操作系统概念》等。课程包含56个课堂和实验,考核方式为笔试和平时成绩。"
本文将详细解析操作系统中的中断和异常,以及操作系统的基本概念。
中断和异常是计算机系统中处理事件和服务的两种不同机制。中断是异步的,由外部设备如键盘、网络接口或定时器等发送的信号触发,它们与CPU当前执行的指令无关。中断处理程序通常不服务于引发中断的当前进程,而是用于系统级的任务,如数据传输、设备管理等。中断发生在两条机器指令之间,确保了CPU的安全切换。
异常则同步于指令执行,可能是由于指令执行时的错误(如除零错误)或特定条件(如软件陷阱,用于调试或系统调用)触发。异常处理程序直接服务于触发异常的进程,用于修正错误、收集信息或者控制程序执行流程。异常可以分为出错(fault),如页面未命中,和陷阱(trap),如系统调用,前者通常可以恢复,后者则导致控制权转移到操作系统。
操作系统是计算机系统的核心,它的主要任务包括:为用户提供友好的接口,使得用户能够方便地使用计算机;通过进程管理和内存管理等机制,有效地管理硬件资源;通过调度算法,提高系统效率,确保多任务并行执行;以及提供安全性和稳定性,保护数据和程序的完整性。操作系统通过多层抽象,构建了一个计算机系统的层次结构,包括用户层、操作系统层、系统程序层和硬件层,使得用户能够与复杂的硬件进行交互,而无需直接操作硬件。
操作系统的发展历程反映了计算机技术的进步,从早期的批处理系统到分时系统,再到个人计算机上的图形用户界面和现代的网络及分布式操作系统。操作系统提供的服务包括进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动等,同时,它也提供了各种用户接口,如命令行接口和图形用户界面,使得用户能够执行应用程序和控制计算机。
操作系统的主要目标是提升用户体验,扩展硬件的功能,高效管理资源,提高系统性能,并支持开放环境下的软件开发和系统互连。这些目标使得操作系统成为现代计算机不可或缺的一部分,也是操作系统设计和实现的关键考虑因素。