操作系统复习：中断、异常与系统调用解析

"操作系统复习大纲" 操作系统是计算机系统的核心组件，负责管理和协调计算机硬件与软件资源，以提供高效、安全的服务给用户。北京大学的这门操作系统课程涵盖了操作系统的基本概念和技术要点，特别强调了运行机制、中断处理、异常以及系统调用等关键知识点。 一、运行机制 操作系统基于中断和异常机制来响应系统内外的事件。中断是由硬件信号触发的，与当前执行的指令无关，可以被屏蔽，例如硬件故障、I/O操作完成、定时器中断等。而异常则是由指令执行时遇到的问题引起的，如除零操作、断点指令或算术溢出，它们通常无法被屏蔽，是内中断的一种。 二、中断与异常的区别 中断通常由外部设备产生，与当前执行的程序独立，可以被系统控制是否响应。异常则与执行的指令紧密相关，通常涉及程序错误或特定的系统行为，如系统调用、缺页异常等，它们是无法被屏蔽的，一旦发生就需要立即处理。 三、中断处理流程 中断处理过程包括一系列步骤，如处理器结束当前指令，保存现场，切换到管理状态，执行中断处理程序，然后恢复被中断程序的上下文，最后回到用户态继续执行。这个过程中，处理器状态的变化确保了安全和效率。 四、系统调用 系统调用是用户态程序请求操作系统服务的唯一途径，它通过特定的陷入指令触发，使得处理器从用户态转换到特权的系统态。系统调用提供了丰富的功能，如文件操作、进程控制、内存管理等，同时也用于动态请求和释放资源。 五、系统调用实现机制 系统调用通常通过一个包含功能号的陷阱指令发起，这个功能号对应一个预先定义的操作。操作系统维护一个系统调用入口地址表，根据功能号寻找到相应的处理子程序。在系统调用前后，需要保存和恢复处理机现场，以保证程序的连续执行。 六、参数传递 在用户程序和系统程序之间传递参数通常涉及寄存器和内存的使用。一些参数可能在陷阱指令中直接携带，其他参数可能被保存在特定的内存区域或寄存器中，以便在系统调用处理程序中访问和使用。 这个复习大纲覆盖了操作系统基础理论的核心内容，对于理解操作系统的内部工作原理、学习如何与硬件交互以及掌握系统级编程至关重要。通过深入学习这些知识点，学生能够更好地理解和应用操作系统提供的服务，并为解决实际问题打下坚实的基础。