操作系统原理（二）之中断、异常和系统调用

操作系统原理

OS与设备和程序交互类型

系统调用、异常、中断

• 系统调用（来源于应用程序） :
  应用程序主动向操作系统发出服务请求
• 异常（来源于应用程序）
  非法指令或其他坏的处理状态（如内存出错）
• 中断（来源于外设）
  来自不同的硬件设备的计时器和网络的中断

三者区别与联系

中断、异常和系统调用OS的处理过程

中断（软+硬件）

1 硬件部分：设置中断标记（CPU初始化）

• 将内部、外部事件设置中断标记
• 中断事件的ID

2 软件部分

• 保存当前处理状态
• 中断服务程序处理
• 清除中断标记
• 恢复之前保存的状态

异常：异常编号

• 保存现场
• 异常处理
  
  • 杀死产生了异常的程序
  • 重新执行异常指令
• 恢复现场

系统调用

程序访问主要是通过高层次的API接口而不是直接进行系统调用

跨越操作系统边界的开销

定义
在执行时间上的开销超过程序调用
开销包括：

• 建立中断/异常/系统调用号与对应服务例程映射关系的初始化开销
• 建立内核堆栈
• 验证参数
• 内核态映射到用户态的地址空间，更新页面映射权限
• 内核态独立地址空间，TLB