第三讲操作系统运行机制案例
第三讲公共组织(全)案例
基本原则
实行政事分开，实行职责分开，实行管理方式与手段分开
四、行政组织的分类
5.派出机关
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指一级政府根据政务管理需要，按管辖地区授权委派的 代表机关。如省政府的派出机关——地区行署，区政府的派 出机关——街道办事处，以及乡镇的七站八所（派出所，税 务所，财政所，工商所等）。 派出机关并不构成一级政府机关，其权力为委派机关的 延伸，其职能是承上启下实施管理，一方面督促检查辖区内 行政机关贯彻执行上级的决议和指示，另一方面向委派机关 报告辖区内行政机关的情况和意见，并完成委派机关交予的 其它事项。
事业单位的含义：事业单位是指受国家行政机关领导，没有生产收入、所需经费由 公共财政支出、不实行经济核算、主要提供非物质生产和劳务服务的社会公共组织。 事业单位的特征：
事业单位活动的 非经济性与非政 治性
事业单位由政 府主办并主管
事业单位经费 由公共财政供 给
整个事业单位 系统具有行政 性
二、事业单位改革的必要性及目标取向
四、行政组织的分类
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1.领导机关 又称首脑机关，中枢机关，是各级政府统辖全局的指挥 中枢和决策、督导中心。主要职能是制定组织的总目标和长 远规划，以及颁布大政方针和政策，并对辖区内的重大问题 进行统一指挥和领导。 国外统称内阁，形式上一般为由政府首脑召集主持的内 阁会议、国务会议。中国实行行政首长负责制，形式为行政 首长主持召开的办公会议，如国务院办公会、省长办公会、 市长办公会等。
实时操作系统原理与应用案例
实时操作系统原理与应用案例实时操作系统（RTOS）是一种针对实时任务的操作系统，其设计和实现目标是为了能够满足实时任务的时限要求。
实时任务是指对于任务的响应时间要求非常严格的任务，例如在工业自动化、航空航天、医疗设备等领域中的控制任务。
一、实时操作系统原理实时操作系统的原理涉及以下几个方面：1. 实时性：实时操作系统要能够保证任务的响应时间满足其时限要求。
为了做到这一点，实时操作系统采用了一些特殊的调度算法，例如优先级调度算法和周期调度算法。
2. 可预测性：实时操作系统的行为必须是可预测的，即在一定的输入下，其输出必须是确定的。
为了达到可预测性，实时操作系统采用了一些限制机制，例如资源管理和任务切换的尽量减少。
3. 实时性与可靠性协作：实时操作系统需要确保实时任务的可靠性，即在遇到异常情况时能够正确处理。
为了做到这一点，实时操作系统采用了一些容错机制，例如异常处理和任务重启。
二、实时操作系统的应用案例实时操作系统广泛应用在许多领域，下面是一些实时操作系统应用案例：1. 工业自动化：在工业自动化中，实时操作系统被用于控制和监控终端设备。
实时操作系统能够实时响应设备的控制命令，并进行数据采集和处理，以实现对设备的精确控制。
2. 航空航天：在航空航天领域，实时操作系统被用于控制飞机、导弹等载具。
实时操作系统能够实时响应飞行控制指令，并对系统状态进行监控和预测，以确保载具的安全和稳定飞行。
3. 医疗设备：在医疗设备中，实时操作系统被用于控制和监控医疗设备的运行。
实时操作系统能够实时响应医疗设备的操作指令，并对设备的感知和检测数据进行处理，以保证医疗设备的准确性和可靠性。
4. 智能交通：在智能交通领域，实时操作系统被用于控制和管理交通系统。
实时操作系统能够实时响应交通信号灯的切换指令，并进行交通流量的检测和优化调度，以提高交通系统的效率和安全性。
步骤：1. 确定实时任务的需求：首先需要明确实时任务的具体需求，包括任务的时限要求、可靠性要求等。
操作系统原理总结
操作系统原理总结操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机系统的内核与基石。
它负责控制和协调计算机的各种活动，使得计算机能够高效、稳定地运行。
下面就让我们来深入了解一下操作系统的原理。
操作系统的主要功能包括处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户接口。
处理机管理的任务是合理地分配和调度处理机资源，以提高处理机的利用率和系统的性能。
进程是处理机管理中的一个重要概念，它是程序的一次执行过程。
操作系统通过进程控制、进程同步、进程通信和进程调度等手段来管理进程。
进程调度算法决定了哪个进程将获得处理机资源，常见的调度算法有先来先服务、短作业优先、时间片轮转等。
存储器管理的目标是为程序的运行提供良好的内存环境，提高内存的利用率。
内存分配方式有连续分配和离散分配两种。
连续分配包括单一连续分配和分区分配，离散分配则包括分页存储管理、分段存储管理和段页式存储管理。
虚拟存储器技术通过将部分程序和数据暂时存放在外存上，使得计算机能够运行比实际内存更大的程序。
设备管理的主要任务是管理和控制各类 I/O 设备，方便用户使用设备，并提高设备的利用率。
设备管理包括设备分配、设备驱动、设备缓冲和设备独立性等方面。
设备分配算法要考虑设备的使用情况和请求的优先级。
设备驱动程序是操作系统与设备硬件之间的接口，负责控制设备的操作。
设备缓冲可以减少 I/O 操作的次数，提高系统的性能。
文件管理负责对文件进行组织、存储、检索和保护。
文件系统为用户提供了一种按名存取的方式，方便用户对文件进行操作。
文件的逻辑结构有流式文件和记录式文件，物理结构有连续文件、链接文件和索引文件。
文件存储空间的管理方法有空闲表法、空闲链表法和位示图法等。
文件的保护机制可以防止文件被非法访问和修改。
用户接口是操作系统与用户之间的交互界面，分为命令接口和程序接口。
命令接口包括联机命令接口和脱机命令接口，程序接口则通过系统调用为用户程序提供服务。
操作系统的体系结构主要有单体结构、层次结构、微内核结构和客户/服务器结构等。
操作系统 多级反馈队列算法例题
操作系统：多级反馈队列算法例题在操作系统中，调度算法是用来管理和执行进程的重要工具。
其中，多级反馈队列调度算法是一种经典的调度算法，它能够根据进程的优先级和执行情况动态地调整进程的执行顺序，以达到更高效的资源利用和更快速的响应时间。
接下来，我们将通过一个例题来深入探讨多级反馈队列调度算法的原理和应用。
假设有5个进程，它们的执行时间分别为3、5、2、7和4个单位。
我们可以构建一个具有3个队列的多级反馈队列调度算法，每个队列的优先级不同，分别为高、中、低。
在这个例题中，我们将以此为例，进行具体的调度过程。
将这5个进程按照它们的到达时间依次加入到第一个队列中，然后按照先来先服务的原则进行调度。
假设第一个队列的时间片为2个单位。
在第一个队列中，我们依次执行进程1和进程2，并在时间片用完之后将它们移到第二个队列中。
此时，这两个进程还有未完成的执行时间，因此它们进入第二个队列的队尾。
接下来，轮到第三个进程加入到第一个队列中，并按照相同的规则进行调度。
在第一个队列中，我们执行进程3的两个时间片，然后将它移到第二个队列中。
此时，第一个队列已经没有进程，因此我们开始执行第二个队列中的进程。
依次类推，直到所有的进程执行完毕。
通过这个例题，我们可以清楚地看到多级反馈队列调度算法是如何根据进程的优先级和执行情况进行动态调整的。
它能够兼顾短作业和长作业，保证了系统的公平性和响应速度。
总结起来，多级反馈队列调度算法是一种高效的进程调度算法，它能够根据进程的优先级和执行情况动态地调整执行顺序，以提高系统的资源利用和响应速度。
通过深入地理解和应用这个调度算法，我们能够更好地优化系统性能，提升用户体验。
在我看来，多级反馈队列调度算法是非常值得学习和掌握的一种调度算法。
它不仅能够帮助我们更好地理解操作系统的工作原理，还能够在实际的系统设计和优化中发挥重要作用。
我会继续深入研究这个算法，并将其应用到实际的项目中去。
希望本文能够帮助您更深入地理解多级反馈队列调度算法，并对操作系统有更全面、深刻和灵活的理解。
《信息安全管理—畅游移动互联海洋的护卫舰》
信息安全管理畅游移动互联海洋的护卫舰课程背景：21世纪以来，信息技术飞速发展，与之相对的信息安全问题也日益严峻。
确保信息系统的安全不仅成为社会各界关注的焦点，更成为政府和民众对企业的要求。
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课程大纲导言：案例分享：21世纪初的好案例与坏案例互动引导：坏在哪里？VS好在哪里？第一讲：信息资产保护一、信息安全管理关键要素1. 角色与职责1）信息安全委员会2）信息安全负责人3）业务负责人4）用户5）审计师小组模拟：究竟谁管谁？2. 信息资产分类1）系统硬件2）软件3）数据4）管理机制教练辅导：找出最重要的部分3. 系统访问1）访问与暴露2）IT环境3）身份识别4）授权故事分享：技术安全负责人4. 外部团体1）客户2）供应商3）监管机构二、网络基础设施1. 局域网2. 互联网3. 无线安全。
操作系统实例
stack segment para stack 'stack' dw 64 dup(?)
stack ends
c_seg segment assume cs:c_seg,ds:c_seg,es:c_seg,ss:stack
ynx db "QUIT?(Y/N)","$"
dis1 db 10,13,"
INTERRUPT DEMO ",10,13,10,13
1C6H
分区相对扇区号
1CA~1CDH
分区扇区数
1CE~1DDH
2 分区
1DE~1EDH
3 分区
1EE~1FDH
4 分区
1FEH，1FFH
55H，AAH
引导扇区结束标志
DOS 的磁盘文件管理 1 盘区划分和引导扇区的构成： 磁盘的物理和逻辑结构：物理磁盘，逻辑卷（软盘一个卷，硬盘可有 一个或多个）；磁头，柱面和扇区；逻辑扇区到物理扇区的转换。
自由软件的特点 GNU（GNU’s Not Linux/UNIX）：一项旨在使任何想获得软件的人都 可以得到软件的工程。其创始人Richard Stallman 是自由软件基金会 （FSF）的创始人。 GPL（General Public License ）公共软件许可是对GUN软件提供版权 保护的手段。条件是作者提供源代码，可以收费，但不能只对软件中的 一部分收费。一般对GNU软件戏称为Copyleft。
信号，如8259中断 内部硬件中断：由程序运行时引起的特定事件（CPU异
常） 0：被零除，1：单步，2：NMI，3：断点，4：溢出 软中断：由CPU执行中断指令产生的，特点：由软件引起， 调用核心功能，不受IF的控制，处理过程类似硬件中断 ◆向量中断方式，256个向量
操作系统的并发控制机制
操作系统的并发控制机制在计算机科学中，操作系统是管理计算机硬件和软件资源的系统软件。
它负责协调和控制计算机上多个程序的执行，以及提供用户与计算机硬件的接口。
在多道程序设计中，多个程序可以同时运行，这就引发了并发控制的问题。
为了确保多个程序在同时访问共享资源时能够正确地协同工作，操作系统采用了各种并发控制机制。
本文将介绍几种常见的操作系统并发控制机制。
一、互斥锁互斥锁是一种最常用的并发控制机制，它通过对共享资源进行加锁和解锁的方式来保证同一时间只有一个程序可以访问该资源。
当一个程序需要访问共享资源时，它会尝试获取互斥锁。
如果锁已经被其他程序获取，则当前程序会被阻塞，直到锁被释放。
这种机制有效地防止了多个程序同时写入共享资源，从而避免了数据的不一致性。
二、信号量信号量是另一种常见的并发控制机制，它可以用来限制对共享资源的访问数量。
信号量有一个初始值，并且可以在不同程序之间进行增加和减少操作。
当一个程序需要访问共享资源时，它会尝试对信号量进行减少操作。
如果信号量的值为负数，则该程序会被阻塞，直到信号量的值变为非负数。
而当一个程序释放了共享资源时，它会对信号量进行增加操作，以允许其他程序继续访问共享资源。
三、读写锁读写锁是一种针对读写操作的并发控制机制。
它允许多个程序同时读取共享资源，但只允许一个程序进行写入操作。
读写锁可以提高并发性能，因为多个程序可以同时读取共享资源而无需互斥锁的开销。
当一个程序需要写入共享资源时，它必须获取写入锁，并且在写入期间阻塞其他程序对该资源的读取和写入操作。
读写锁适用于读操作频繁、写操作较少的场景。
四、轮询轮询是一种简单直接的并发控制机制，它也被称为忙等待。
当多个程序需要同时访问共享资源时，它们会通过不断轮询的方式来检查资源是否可用。
如果资源已经被其他程序占用，当前程序会不断重试直到资源可用。
尽管轮询简单易实现，但它会消耗大量的处理器时间，降低了系统的整体性能，因此通常在资源竞争较低的情况下使用。
操作系统的原理与功能解析
操作系统的原理与功能解析操作系统是计算机系统中非常重要的一个组成部分，它起着各种功能性的作用来管理计算机的硬件和软件资源，并提供给用户一个友好的界面来操作和控制计算机。
本文将对操作系统的原理与功能进行解析，希望能够帮助读者更好地理解操作系统的工作原理和各种功能。
一、操作系统的原理解析1.1 内核操作系统的核心部分被称为内核，它是操作系统的灵魂和核心，负责管理系统资源、调度任务和处理各种硬件设备。
内核是操作系统与硬件之间的接口，它通过与硬件设备的交互，实现了对计算机硬件的控制和管理。
1.2 进程管理操作系统通过进程管理来实现对计算机资源的合理分配和利用。
进程是指计算机中正在运行的程序的实例，它拥有自己的地址空间、寄存器状态和执行上下文。
操作系统通过调度算法，对进程进行管理，实现对资源的分配和进程间的切换。
1.3 内存管理计算机的内存是操作系统管理的一个重要资源，它用来存储程序和数据。
操作系统通过内存管理来管理内存的分配和回收，保证各个进程能够正常运行。
内存管理还包括虚拟内存的管理，通过将部分内容保存在硬盘上，从而扩展可用内存的大小。
1.4 文件系统操作系统通过文件系统来管理存储设备上的文件和数据。
文件系统提供了对文件的创建、读取、写入和删除等操作，用户可以通过文件系统来操作文件，并在文件系统中组织文件的存储和管理。
文件系统还提供了对文件权限和安全性的控制，保证文件的机密性和完整性。
二、操作系统的功能解析2.1 用户界面操作系统通过用户界面为用户提供了与计算机系统交互的方式。
用户界面可以分为命令行界面和图形用户界面两种形式。
命令行界面通常通过命令行输入和输出来实现用户与计算机的交互，而图形用户界面则提供了更加直观友好的操作方式，用户可以通过鼠标和图形界面进行各种操作。
2.2 设备驱动程序操作系统通过设备驱动程序来管理计算机的各种硬件设备。
设备驱动程序提供了对硬件设备的控制接口，操作系统可以通过调用相应的设备驱动程序来管理硬件的读写、中断处理和错误检测等功能。
操作系统进程调度算法模拟实验
操作系统进程调度算法模拟实验进程调度是操作系统中一个重要的功能，它决定了哪些进程能够获得处理器资源以及如何按照一定的策略来分配这些资源。
为了更好地理解进程调度算法的工作原理，我们可以进行一个模拟实验来观察不同算法的表现效果。
实验设想：我们设想有5个进程要运行在一个单核处理器上，每个进程有不同的运行时间和优先级。
进程信息如下：进程A：运行时间10ms，优先级4进程B：运行时间8ms，优先级3进程C：运行时间6ms，优先级2进程D：运行时间4ms，优先级1进程E：运行时间2ms，优先级5实验步骤：1.先来先服务（FCFS）调度算法实验：将上述进程按照先来先服务的原则排序，运行对应的模拟程序，观察每个进程的运行时间、完成时间和等待时间。
2.最短作业优先（SJF）调度算法实验：将上述进程按照运行时间的大小排序，运行对应的模拟程序，观察每个进程的运行时间、完成时间和等待时间。
3.优先级调度算法实验：将上述进程按照优先级的大小排序，运行对应的模拟程序，观察每个进程的运行时间、完成时间和等待时间。
4.时间片轮转（RR）调度算法实验：设置一个时间片大小，将上述进程按照先来先服务的原则排序，运行对应的模拟程序，观察每个进程的运行时间、完成时间和等待时间。
实验结果：通过模拟实验，我们可以得到每个进程的运行时间、完成时间和等待时间。
对于FCFS算法，进程的运行顺序是按照先来先服务的原则，因此进程A首先得到处理器资源并完成运行，其它进程依次按照到达顺序得到资源。
因此，对于进程A、B、C、D、E，它们的完成时间分别是10ms、18ms、24ms、28ms和30ms，等待时间分别是0ms、10ms、18ms、24ms和28ms。
对于SJF算法，进程的运行顺序是按照运行时间的大小，即短作业优先。
因此，进程E首先得到处理器资源并完成运行，其它进程依次按照运行时间的大小得到资源。
对于进程E、D、C、B、A，它们的完成时间分别是2ms、6ms、12ms、20ms和30ms，等待时间分别是0ms、2ms、6ms、12ms和20ms。
操作系统的原理和功能解析
操作系统的原理和功能解析操作系统是计算机系统中非常重要的一部分，它负责管理和控制计算机硬件资源，并提供各种功能和服务，使得计算机能够高效地运行。
本文将对操作系统的原理和功能进行解析，帮助读者更好地理解和应用操作系统。
一、操作系统的原理1. 中断机制：操作系统通过中断机制来处理外部设备和应用程序的请求，例如键盘输入、鼠标点击等。
当发生中断事件时，操作系统会立即响应，并进行相应的处理和调度。
2. 进程管理：操作系统通过进程管理来实现程序的并发执行。
它将程序划分为多个进程，并分配CPU时间片给不同的进程，以实现多任务处理。
3. 内存管理：操作系统负责管理计算机的内存资源，包括内存分配、内存回收和内存保护等。
它通过虚拟内存机制来扩充实际物理内存的容量，提高内存利用率。
4. 文件系统：操作系统提供文件系统来管理计算机中的文件和文件夹。
它定义了文件的组织结构、访问权限以及文件的存储和检索等操作。
5. 设备管理：操作系统负责管理计算机的各种设备，如硬盘、打印机、网络接口等。
它通过设备驱动程序来控制设备的运行和数据传输。
二、操作系统的功能1. 用户接口：操作系统提供用户接口，方便用户与计算机进行交互。
常见的用户接口有命令行界面和图形界面，用户可以通过输入命令或者点击图标来操作计算机。
2. 进程调度：操作系统负责调度和管理计算机中的进程。
它根据进程的优先级、进程状态和CPU繁忙程度等因素，决定哪些进程能够获得CPU的执行时间。
3. 内存管理：操作系统管理计算机的内存资源，包括内存分配、内存回收和内存保护等。
它通过页面置换算法和内存分页机制来优化内存的使用效率。
4. 文件管理：操作系统提供文件管理功能，方便用户创建、编辑、复制和删除文件。
它通过目录结构来组织文件，并提供文件权限和文件访问控制等功能。
5. 设备管理：操作系统管理计算机的各种设备，包括硬盘、打印机、鼠标等。
它通过设备驱动程序来控制设备的运行和数据的传输，保证设备的正常工作。
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低 级 中 断 处 理 中 级 中 断 处 理
低级中断处理
高 级 中 断 处 理
多级中断同时产生的CPU轨迹
College of Technology and Engineering /
高级中断打断低级中断的CPU轨迹
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2.1 中断和陷入
中断优先级设计原则：一般来说，高速设备的中 断优先级高，慢速设备的中断优先级低。因为高速 设备的中断被处理机优先响应可以让处理机尽快地 向他发出下一个I/O请求，提高高速设备的利用率。
如PDP-11机上的UNIX系统把中断级别分为：
时钟中断：中断优先级＝6级 磁盘中断：中断优先级＝5级
College of Technology and Engineering /
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2.1 中断和陷入
中断/陷入分类
中断(外中断)
广义中断 陷入(内中断、 例外、异常
I/O中断
时钟中断 机器故障 系统调用 程序性异常 缺页异常
中断(狭义)与陷入的区别:
终端等其它外设中断：中断优先级＝4级
注：这里优先数越大，优先级别越高，但不一定， 由不同系统的设计而定
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2.1 中断和陷入
中断屏蔽 概念：中断屏蔽指禁止处理机响应中断或禁止中 断出现，一般指前者。 方法： 硬件实现 (软件置处理机优先级,硬件按系统设计 时的约定屏蔽那些低优先级中断) 处理机优先级:指出处理机正运行程序的中断响应级别。
第一部分（内容三）
College of Technology and Engineering /
共28页 第8页
2.1 中断和陷入
引例：
假设在某小饭馆中，仅有一位大师傅，现有三 批客人几乎同时到达，第一批客人点6个菜，第二 批点8个菜，第三批点4个菜，请思考如何炒这多个 菜，才能使客人的满意度最高？
2.1 中断和陷入
概念
中断/陷入:指系统发生某个异步/同步事件后, 处理机暂停正在执行的程序,转去执行处理该事件 的程序,执行完后再返回的过程。
引入目的
中断的引入:为了开发CPU和通道(或设备)之间的 并行操作。当CPU启动通道(或设备)进行I/O后，通道 (或设备)可以独立工作了，CPU也可以转去做与此次 I/O不相关的事情，那么通道(或设备) I/O完成后，还 必须告诉CPU，让CPU继续I/O以后的事情，通道(或 设备)通过向CPU发中断告诉CPU此次输入输出结束。
2.2 中断/陷入响应和处理
中断/陷入响应
中断响应：中断信号是外部设备发给CPU的，故
在CPU的控制部件中需增设一个能检测中断的机构。 该机构能够在每条机器指令执行周期内的最后时刻 扫描中断寄存器，“询问”是否有中断信号。若无 中断信号，CPU继续执行程序的后续指令，否则
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2.1 中断和陷入
中断优先级：中断的优先程度。原则上，高、低优 先级中断同时到先响应高级中断。高级中断可以打 断低级中断处理程序的运行，同级中断同时到时， 则按位序响应。
2.1 中断和陷入
陷入引入：用于表示CPU执行指令时本身出现算 术溢出，零做除数，取数时的奇偶错，访存指令越 界，或就是执行了一条所谓“陷入指令”（用于实 现系统调用）等情况，这时中断当前的执行流程， 转到相应的错误处理程序或陷入处理程序。 注：最早中断和陷入并没有区分，都把它们叫 做“中断”。随着它们的发生原因和处理方式的差 别愈发明显，才有了以后的中断和陷入。
即当处理机处于某一优先级时，只允许处理机去响应比该优先 级高的中断,而屏蔽低于或等于其的中断。可以通过置处理机 优先级来通知硬件(设置屏蔽寄存器)屏蔽优先级小于等于处理 机优先级的中断.例：以PDP-11机为例，当处理机优先级为5 时，系统将屏蔽磁盘、终端及其他外设中断，响应时钟中断。
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分析：对于大师傅来说，设第一、二、三批 客人的点菜单对应任务A、B、C,对于A任务 又可细分为小任务A1、A2、…、A6，同理B 分为B1、B2、…、B8，C分为C1、…、C4。
2.1 中断和陷入
类比： 一个大师傅
一个“CPU”
如何完成多个点菜 单A、B、C？
如何运行多个程序 A、B、C？
中断是实现多道程 序并发运行的基础
… Technology and Engineering /
共28页 第15页
2.1 中断和陷入
中断的分级
中断优先级（响应级别） 思考：由于中断信号是由不同外部设备产生 的，可能在同一时刻由不同外设向CPU发出多 个中断信号，这样就存在谁先被响应、处理的 优先次序问题，该如何解决？ 中断优 先级
2.1 中断和陷入
方法： 软件实现(由软件按操作系统优先级约定置屏蔽 寄存器)
中断寄存器 高优先级中断源 低优先级中断源 屏蔽寄存器
1 1
1 0
响应中断
中断屏蔽图示
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中断: 与正执行指令无关，可以屏蔽 陷入: 与正执行指令有关，不可屏蔽
College of Technology and Engineering /
2.1 中断和陷入
中断的分级
中断信号的存储 —— “中断寄存器”
中断寄存器:寄存中断事件的全部触发器。
中断位:每个触发器称为一个中断位，当发生 某个中断事件时相应位被置1，否则为0。 中断序号:给中断的一个顺序编号. 1 0 0 1 1 2