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操作系统中的中断、异常与系统调用机制

操作系统中的中断、异常与系统调用机制

在操作系统的架构中,中断、异常和系统调用是核心机制,它们共同协调计算机系统的资源管理与程序执行。本章节将详细探讨这些概念及其在计算机系统服务中的重要性。

一、中断与异常

中断和异常是操作系统响应外部事件和程序错误的关键机制。中断通常由外部设备触发,如键盘输入、磁盘读写完成等,用于通知CPU处理异步事件。异常则是由程序执行中的错误或特殊情况引起,如除零错误、非法指令访问等。两者都通过中断向量表来定位处理程序,确保系统能够及时响应并维持稳定运行。

二、系统调用与陷入指令

系统调用是用户程序请求操作系统服务的接口,例如文件操作、进程管理等。它通过陷入指令(如trap指令或访管指令)实现,将CPU从用户态切换到内核态。陷入指令触发一个软中断,使控制权转移至操作系统内核,从而执行相应的服务例程。这种机制保证了用户程序无法直接访问硬件资源,增强了系统的安全性和隔离性。

三、计算机系统服务概述

计算机系统通过上述机制提供核心服务,包括进程调度、内存管理、设备驱动等。中断和异常确保系统能够高效处理突发事件,而系统调用则为应用程序提供了与底层硬件交互的标准方式。这些服务共同构成了现代操作系统的基石,支撑着多任务环境下的可靠运行。

理解中断、异常和系统调用的原理,对于掌握操作系统的设计与实现至关重要,也是考研复习中的重点内容。

更新时间:2025-12-02 12:22:11

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