當前處理機狀態

處理機包括中央處理器，主存儲器，輸入-輸出接口，加接外圍設備就構成完整的計算機系統。當前處理機狀態，有兩種概念，1、從硬體層看，是指處理機是在運行狀態還是空閒狀態；2、從系統角度來看，是指處理機處於核心態還是處於用戶態。

基本介紹

• 中文名：當前處理機狀態
• 外文名：current processor status
• 學科：計算機
• 角度：硬體、系統
• 狀態：運行、空閒；核心態、用戶態
• 領域：計算機系統

簡介

當前處理機狀態一般是指處理處於用戶態還是核心態。在中斷處理和系統調用時，當前處理機狀態是非常重要的，因為不同處理機狀態處理步驟是不同的。一般通過處理機狀態字來識別當前處理狀態。處理機狀態字是處理機當前狀態的信息集合，保存在處理機狀態暫存器中，包括處理機當前優先權的級別及監控程式所需要的某些信息等。

有關術語

核心態

在處理器的存儲保護中，核心態，或者特權態，是作業系統核心所運行的模式。核心態級別最高，它使用系統資源和機器指令的許可權最大。核心態允許中央處理機使用全部系統資源和全部機器指令(例如，涉及外部設備的輸入輸出指令、改變機器狀態或修改存儲保護的某些指令等等)，以實現對資源的分配和管理，並為用戶使用外圍設備服務。

目態

目態又叫常態或用戶態。機器處於目態時，程式只能執行非特權指令。用戶程式只能在目態下運行，如果用戶程式在目態下執行特權指令，硬體將發生中斷，由作業系統獲得控制，特權指令執行被禁止，這樣可以防止用戶程式有意或無意的破壞系統。

系統調用

概述

由作業系統實現提供的所有系統調用所構成的集合即程式接口或套用編程接口(Application Programming Interface，API)。是應用程式同系統之間的接口。作業系統的主要功能是為管理硬體資源和為應用程式開發人員提供良好的環境來使應用程式具有更好的兼容性，為了達到這個目的，核心提供一系列具備預定功能的多核心函式，通過一組稱為系統調用（system call)的接口呈現給用戶。系統調用把應用程式的請求傳給核心，調用相應的的核心函式完成所需的處理，將處理結果返回給應用程式。系統調用本質上是一種過程調用，但它是一種特殊的過程調用，與一般用戶程式中的過程調用有明顯的區別 。

運行狀態不同

運行狀態不同。系統調用的調用過程和被調用過程運行在不同的狀態，而普通的過程調用一般運行在相同的狀態。

調用方法不同

調用方法不同。系統調用必須通過軟中斷機制首先進入系統核心，然後才能轉向相應的命令處理程式。普通過程調用可以直接由調用過程轉向被調用過程。

返回問題

返回問題。在採用搶先式調度的系統中，當系統調用返回時，要重新進行調度分析――是否有更高優先權的任務就緒。普通的過程調用直接返回調用過程繼續執行。

中斷處理過程

在微機系統中，對於外部中斷，中斷請求信號是由外部設備產生，並施加到CPU的NMI或INTR引腳上，CPU通過不斷地檢測NMI和INTR引腳信號來識 別是否有中斷請求發生。對於內部中斷，中斷請求方式不需要外部施加信號激發，而是通過內部中斷控制邏輯去調用。無論是外部中斷還是內部中斷，中斷處理過程 都要經歷以下步驟：　請求中斷→回響中斷→關閉中斷→保留斷點→中斷源識別→保護現場→中斷服務子程式→恢復現場→中斷返回。

請求中斷

當某一中斷源需要CPU為其進行中斷服務時，就輸出中斷請求信號，使中斷控制系統的中斷請求觸發器置位，向CPU請求中斷。系統要求中斷請求信號一直保持到CPU對其進行中斷回響為止。

中斷回響

CPU對系統內部中斷源提出的中斷請求必須回響，而且自動取得中斷服務子程式的入口地址，執行中斷 服務子程式。對於外部中斷，CPU在執行當前指令的最後一個時鐘周期去查詢INTR引腳，若查詢到中斷請求信號有效，同時在系統開中斷（即IF=1）的情 況下，CPU向發出中斷請求的外設回送一個低電平有效的中斷應答信號，作為對中斷請求INTR的應答，系統自動進入中斷回響周期。

關閉中斷

CPU回響中斷後，輸出中斷回響信號，自動將狀態標誌暫存器FR或EFR的內容壓入堆疊保護起來，然後將FR或EFR中的中斷標誌位IF與陷阱標誌位TF清零，從而自動關閉外部硬體中斷。因為CPU剛進入中斷時要保護現場，主要涉及堆疊操作，此時不能再回響中斷，否則將造成系統混亂。

保護斷點

保護斷點就是將CS和IP/EIP的當前內容壓入堆疊保存，以便中斷處理完畢後能返回被中斷的原程式繼續執行，這一過程也是由CPU自動完成。

中斷源識別

當系統中有多個中斷源時，一旦有中斷請求，CPU必須確定是哪一個中斷源提出的中斷請求，並由中斷控制器給出中斷服務子程式的入口地址，裝入CS與IP/EIP兩個暫存器。CPU轉入相應的中斷服務子程式開始執行。

保護現場

主程式和中斷服務子程式都要使用CPU內部暫存器等資源，為使中斷處理程式不破壞主程式中暫存器的內容，應先將斷點處各暫存器的內容壓入堆疊保護起來，再進入的中斷處理。現場保護是由用戶使用PUSH指令來實現的。

中斷服務

中斷服務是執行中斷的主體部分，不同的中斷請求，有各自不同的中斷服務內容，需要根據中斷源所要完成的功能，事先編寫相應的中斷服務子程式存入記憶體，等待中斷請求回響後調用執行。

恢復現場

當中斷處理完畢後，用戶通過POP指令將保存在堆疊中的各個暫存器的內容彈出，即恢復主程式斷點處暫存器的原值。

中斷返回

在中斷服務子程式的最後要安排一條中斷返回指令IRET，執行該指令，系統自動將堆疊內保存的 IP/EIP和CS值彈出，從而恢復主程式斷點處的地址值，同時還自動恢復標誌暫存器FR或EFR的內容，使CPU轉到被中斷的程式中繼續執行。