第二章操作系统硬件环境;概述;简单个人计算机中部件;一、中央处理器（CPU）;1、CPU组成与基本工作方式;存放器是指令在CPU内部作处理过程中暂存数据、地址以及指令信息存放设备
在计算机存放系统中它含有最快访问速度
高速缓存处于CPU和物理内存之间
普通由控制器中内存管理单元（MMU：MemoryManagementUnit）管理
访问速度快于内存，低于存放器
利用程序局部性原理使得高速指令处理和低速内存访问得以匹配，从而提升CPU效率;处理器中存放器;用户可见存放器;控制和状态存放器;指令执行基本过程（1）;每个指令周期开始时，依据在程序计数器中指令地址从存放器中取一条指令
在取指完成后依据指令类别自动将程序计数器值变成下条指令地址，自增1
取到指令放在指令存放器中
处理器解释并执行所要求动作;5类指令;2、特权指令和非特权指令;3、处理器状态;实例：x86系列处理器（1）;各个级别有保护性检验（地址校验、I/O限制）
特权级别之间转换方式不尽相同
四个级别运行不一样类别程序：
R0-运行操作系统关键代码
R1-运行关键设备驱动程序和I/O处理例程
R2-运行其它受保护共享代码，如语言系统运行环境
R3-运行各种用户程序
现有基于x86处理器操作系统，多数UNIX、Linux以及Windows系列大都只用了R0和R3两个特权级别;管态和目态差异;4、程序状态字PSW;例:微处理器M68000程序状态字;CPU状态转换;二、存放系统;1、存放器类型;只读型存放器:
只能从其中读取数据，但不能随意用普通方法写入数据（写入数据只能用特殊方法）
称为只读存放器（ROM：Read-OnlyMemory）
变型：PROM和EPROM
PROM：一个可编程只读存放器，使用特殊PROM写入器写入数据
EPROM：用特殊紫外线光照射此芯片，以“擦去”信息，恢复原来状态，然后使用特殊EPROM写入器写入数据
在微机中，一些常驻内存模块以微程序形式固化在ROM中
如:PCBIOS和CBASIC解释程序被固化于ROM中;2、存放器层次结构;容量、速度和成本
三个目标不可能同时到达最优，要作权衡
存取速度快，每比特价格高
容量大，每比特价格越低，同时存取速度也越慢
处理方案：采取层次化存放体系结构
当沿着层次下降时
每比特价格将下降，容量将增大
速度将变慢，处理器访问频率也将下降;层次化存放体系结构;存放访问局部性原理;设计多级存放体系结构;T1：I级存放器存取时间
T2：II级存放器存取时间;3、存放分块;4、存放保护设施;保护硬件支持;界地址存放器（界限存放器）;界地址存放器
存放保护技术;存放键;地址转换;;;三、中止技术;中止机制;什么是中止?
指CPU对系统中或系统外发生异步事件响应
异步事件是指无一定时序关系随机发生事件
如外部设备完成数据传输，实时设备出现异常等
“中止”名称源于：
当异步事件发生后，打断了对当前途序执行
而转去处理该异步事件
直处处理完了后，再转回原程序中止点继续执行;中止定义;从用户角度看中止;引入中止目标
处理主机与外设并行工作问题
提升可靠性
实现多机联络
实现实时控制
特点：
1)中止随机
2)中止是可恢复
3)中止是自动处理;中止源：引发中止发生事件
中止存放器：统计中止
中止字：中止存放器内容
系统堆栈:
在内存开辟一块区域，用于暂时保留现场;中止类型（1）;中止类型（2）;中止类型（3）;微机中中止;IBM370中中止;2、中止系统;中止装置基本功效;3、中止逻辑与中止存放器（1）;中止存放器：
有计算机中，为了区分和不丢失中止信号
对应每个中止源分别用一固定触发器存放中止信号
要求值为1时，表示有中止信号，为0时表示无
这些触发器全体称为中止存放器
每个触发器称为一个中止位
所以中止存放器是由若干个中止位组成;处理器怎样发觉中止信号？
处理器控制部件中设一个能检测中止机构
称为中止扫描机构
在每条指令执行周期最终时刻扫描中止存放器，问询是否有中止信号
若无中止信号，继续执行下一条指令
若有中止，中止硬件将该中止触发器内容按要求编码送入PSW对应位，称为中止码;4、多级中止和中止屏蔽;5、中止响应 ;开始;用软件指令去查询各设备接口
这种方法比较费时
多数微型机对此问题处理方法：
使用一个“向量中止”硬件设施
“向量中止”：
当CPU接收某中止请求时，该设备接口给处理器发送含有唯一性“中止向量”，以标识该设备
“中止向量”在各计算机上实现方法差异比较大;中止向量表;中止优先级;中止屏蔽;6、中止处理（1）;（5）处理器依据中止源查询中止向量表，取得与该中止相联络处理程序入口地址，并将PC置成该地址，处理器开始一个新指令周期，控制转移到