第二章 操作系统硬件环境(1).ppt
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一、硬件环境组成二、中央处理器运算器:实现指令中的算术和逻辑运算,是计算机计算的核心.控制器:负责控制程序运行的流程,包括取指令、维护CPU状态、CPU与内存的交互等等.寄存器:指令在CPU内部作处理的过程中暂存数据、地址以及指令信息的存储设备.在计算机的存储系统中它具有最快的访问速度.高速缓存:-处于CPU和物理内存之间,一般由控制器中的内存管理单元(MMU)管理,其访问速度快于内存,低于寄存器.-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,从而提高CPU的效率处理器中的寄存器用户可见寄存器控制和状态寄存器指令执行的基本过程具体执行过程:5类指令2、特权指令和非特权指令3、处理器的工作状态管态和目态的差别4、程序状态字(PSW)三、存储系统1、存储器的类型只读型的存储器: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)称为只读存储器(ROM:Read-OnlyMemory)变型:PROM和EPROMPROM:一种可编程只读存储器,使用特殊PROM写入器写入数据EPROM:用特殊的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,一些常驻内存的模块以微程序形式固化在ROM中如:PCBIOS和BASIC解释程序被固化于ROM中2、存储器的层次结构容量、速度和成本三个目标不可能同时达到最优,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解决方案:采用层次化的存储体系结构当沿着层次下降时每比特的价格将下降,容量将增大速度将变慢,处理器的访问频率也将下降磁带机程序的存储访问局部性原理设计多级存储的体系结构T1:I级存储器的存取时间T2:II级存储器的存取时间3、存储分块4、存储保护设施实现方法:在CPU中设置一对下限寄存器和上限寄存器,存放用户作业在主存中的下限和上限地址也可将一个寄存器作为基址寄存器,另一寄存器作为限长寄存器(指示存储区长度)每当CPU要访问主存,硬件自动将被访问的主存地址与界限寄存器的内容进行比较,以判断是否越界如果未越界,则按此地址访问主存,否则将产生程序中断——越界中断(存储保护中断)存储器存储键四、缓冲技术处理器与内存之间的缓冲区