【正文】 第三章 中斷與處理機調(diào)度 ? 中斷與中斷系統(tǒng) ? 處理機調(diào)度 ? 調(diào)度級別與多級調(diào)度 ? 實時調(diào)度 ? 多處理機調(diào)度 ? 系統(tǒng)舉例 操作系統(tǒng)是中斷驅(qū)動的！ Interrupt driven 中斷與中斷系統(tǒng) ? 中斷的概念 ? 中斷裝置 ? 中斷處理程序 中斷的概念 ? 處理機在運行過程中，出現(xiàn)了某一事件，必須中止正在運行的程序，轉(zhuǎn)去處理這個事件，然后再返回原來運行的程序，這一過程稱為中斷。 ? 中斷系統(tǒng)： ? 中斷裝置 (硬件 ) ? 中斷處理程序 (軟件 ) 中斷裝置 ? 發(fā)現(xiàn)并響應(yīng)中斷的硬件機構(gòu) ? 識別中斷源，當(dāng)有多個中斷源時，按緊迫程度排隊； ? 保存現(xiàn)場； ? 引出中斷處理程序。 中斷響應(yīng)和處理的過程 正運行程序 1 6 處理程序 4 PSW’， PC’ PC’: PSW, PC 系統(tǒng)桟 psw, pc ……... 2 5 3 HAL OS 中斷 中斷源與中斷字 ? 中斷源 ? 引起中斷的事件。 ? 中斷寄存器 ? 保存與中斷事件相關(guān)信息的寄存器。 ? 中斷字 ? 中斷寄存器的內(nèi)容。 ? 例： IO中斷：設(shè)備狀態(tài)寄存器。 中斷類型與中斷向量 ? 強迫性中斷 ? 運行程序不期望的 ? 時鐘中斷 ? IO中斷 ? 控制臺中斷 ? 硬件故障中斷 ? power failure ? 內(nèi)存校驗錯 ? 程序性中斷 ? 越界，越權(quán) ? 缺頁 ? 溢出，除 0 ? 非法指令 ? 自愿性中斷 ? 運行程序期望的 ? 系統(tǒng)調(diào)用 ? 訪管指令 ? 系統(tǒng)調(diào)用 ? fd=open(fname,mode) ? 訪管指令 ? 準(zhǔn)備參數(shù) ? svc n ? 取返回值 中斷類型與中斷向量 中斷裝置 中斷處 理程序 運行程序 訪管指令 運行程序 中斷裝置 中斷處 理程序 clock IO console Powerfailure malfunction 強迫中斷 ： 自愿中斷 ： SVC n trap n 中斷類型與中斷向量 ? 中斷向量：中斷處理程序的運行環(huán)境與入口地址（ PSW， PC） ? 每類中斷事件有一個中斷向量 , ? 中斷向量的存放位置是由硬件規(guī)定的 , ? 中斷向量的內(nèi)容是 OS在系統(tǒng)初始化時設(shè)置好的。 中斷向量 mode應(yīng)為系統(tǒng)態(tài) 中斷類型與中斷向量 PSW1, PC1 時鐘中斷向量 PSW2, PC2 I/O中斷向量 PSW3, PC3 console中斷向量 PSW4, PC4 硬件故障 PSW5, PC5 程序錯誤 … … PSWn, PCn 訪管中斷向量 0000 0008 0016 0024 0030 … 0090 時鐘中斷 處理程序 PC1: I/O中斷 處理程序 PC2: 訪管中斷 處理程序 PCn: … 系統(tǒng)空間 中斷嵌套與系統(tǒng)棧 ? 一般原則： ? 高優(yōu)先級別中斷可以嵌入低優(yōu)先級中斷 ? 實現(xiàn)方法： ? 中斷響應(yīng)后立即屏蔽不高于當(dāng)前中斷優(yōu)先級的中斷源。 中斷嵌套與系統(tǒng)棧 中斷響應(yīng)后一般需要進(jìn)一步保存現(xiàn)場 關(guān)中斷 （屏蔽所有中斷） 進(jìn)一步保存現(xiàn)場（通用寄存器等） 開中斷 （或開放高優(yōu)先級中斷） …... 中斷處理 …... 關(guān)中斷 （屏蔽所有中斷） 恢復(fù)現(xiàn)場 開中斷 （或開放高優(yōu)先級中斷） 中斷返回 中斷嵌套與系統(tǒng)棧 (Cont.) … … 目態(tài) PSW1: PC1 … … 管態(tài) PSW2: PC2 … … 管態(tài) PSWn: PCn … 中斷嵌套 : … … 中斷嵌套與系統(tǒng)棧 (Cont.) …… PSWn1 PCn1 …… PSW2 PC2 PSW1 PC1 棧頂指針 : 系統(tǒng)棧 : 中斷優(yōu)先級與中斷屏蔽 ? 中斷優(yōu)先級： ? 硬件規(guī)定的中斷響應(yīng)次序，依據(jù) : ? 緊迫程度； ? 處理時間。 ? 中斷屏蔽： ? 高優(yōu)先級中斷事件處理不受低優(yōu)先級中斷打擾； ? 程序調(diào)整中斷響應(yīng)次序。 中斷處理程序 強迫性中斷 自愿性中斷 保存現(xiàn)場信息 取中斷字 分析中斷原因 保存現(xiàn)場信息 取調(diào)用號 分析何種系統(tǒng)調(diào)用 中斷處理 （如等待轉(zhuǎn) dispatcher) 繼續(xù)處理 嵌套中斷 系統(tǒng)?；謴?fù)現(xiàn)場 返回上層中斷 需要切換進(jìn)程 系統(tǒng)?；謴?fù)現(xiàn)場 返回目態(tài)程序 轉(zhuǎn) dispatcher T F F T IO中斷處理 ? 正常結(jié)束 ? 繼續(xù)傳輸； ? 喚醒相關(guān)進(jìn)程。 ? 傳輸錯誤 ? 復(fù)執(zhí)（ eg. 3次 )； ? 報告系統(tǒng)操作員。 時鐘中斷處理 ? Housekeeping ? 進(jìn)程管理 ? 重新計算進(jìn)程調(diào)度參數(shù) (eg. 動態(tài)優(yōu)先數(shù) ) ? 實現(xiàn)軟時鐘，啟動定時程序 ? 硬時鐘 5ms發(fā)生一次中斷，軟時鐘 50ms ? 考慮進(jìn)程切換 控制臺中斷處理 ? 一個控制按鈕，一個中斷向量，一個中斷處理程序。 硬件故障處理 ? 電源故障處理 ? 掉電： ? 內(nèi)存，寄存器 ?外存 ? 停止設(shè)備 ? 停止處理機 ? 恢復(fù)： ? 啟動處理機 ? 啟動設(shè)備 ? 外存 ?內(nèi)存，寄存器 Use UPS for critical applications 硬件故障處理 (cont.) ? 內(nèi)存故障處理 ? 海明校驗，奇偶校驗錯誤 ? 劃出系統(tǒng) ? 報告操作員 程序性中斷的處理 ? 只能由操作系統(tǒng)處理的中斷 ? 影響系統(tǒng)或其它進(jìn)程 ? 越界，非法指令，（處理：終止進(jìn)程、調(diào)試） ? 需要系統(tǒng)管理或協(xié)助 ? 頁故障，缺段，（處理：動態(tài)調(diào)入） ? 可以由用戶自己處理的中斷 ? 不影響系統(tǒng)和其它進(jìn)程 ? 除 0，溢出，（處理：用戶處理，或 OS處理） 應(yīng)用程序自己處理中斷 調(diào)試語句： on 中斷條件 中斷續(xù)元入口 例如： on divide_zero goto LA。 除 0中斷時轉(zhuǎn) LA處理 除 0中斷時轉(zhuǎn) LB處理 on divide_zero goto LB 除 0中 斷續(xù)元 除 0中 斷續(xù)元 LA: LB: 相同中斷發(fā)生在不同位置 可采用不同處理方法 應(yīng)用程序自行處理中斷 (Cont.) 編譯時：生成中斷續(xù)元表： 中斷續(xù)元入口 0 中斷續(xù)元入口 1 …… 中斷續(xù)元入口 n 中斷事