1. オペ―レーティングシステムの読み書き#4
2011/11/21
Nagoya geekbar

2. 今回は
アドレス空間の切り替え
コンテキストの退避・復元

3. 割り込みが起こると……..
PSWのモードがカーネル
CPU
モードに変わり、空間が切り
PC
替わる。割り込みの種類に応
②
① じて、ベクターテーブルの値
がPCに書き込まれる
text ③ text
data data 割り込みの種類に応じて、ベ
クターテーブルの値がPCに
bss bss 書き込まれる
アプリケーション カーネル
stack stack

4. 空間の切り替え 1
CPU
PC
アプリケーション カーネル
PSW
00: カーネルモード
text 11: ユーザモード
text
data 11用 00用 data
APR0 APR0
APR1 APR1
bss APR2 APR2
bss
APR3 APR3
APR4 APR4
APR5 APR5
APR6 APR6 struct user
stack APR7 APR7
stack
I/Oレジスタ

5. アプリケーションの動作時
PSW PC •PSWのモードはユーザ
•PCはアプリのtextセグメントを指す
text
data
bss
user user user user
kstack kstack kstack kstack
IOレジスタ
１ text text text text
data data data data
bss bss bss bss
stack stack stack stack

6. 割り込みの発生－空間の切り替え
PSW PC
•PSWのモードがカーネルに
•アドレス空間の制御レジスタ
text がカーネルモードに切り替わる
data
bss
user user user user
kstack kstack kstack kstack
IOレジスタ
１ text text text text
data data data data
bss bss bss bss
stack stack stack stack

7. 割り込みの発生－割り込みベクタ
PSW PC
•割り込みベクタのエントリを
text 選択してPCに
data
bss
user user user user
kstack kstack kstack kstack
IOレジスタ
１ text text text text
data data data data
bss bss bss bss
•１のアドレスと割り込み時の
レジスタを退避 stack stack stack stack

8. 割り込みの発生－割り込みベクタ
PSW PC
•割り込みベクタのエントリを
text 選択してPCに
data
bss Vector device
004 Bus Timeout
user user Illegal instruction
010 user user
kstack kstackBpt-trace kstack
014 kstack
024 iot Vector device entry
IOレジスタ 034 Power failur 060 Teletype input klin
114 Emulator tarp 064 Teletype output klou
instruction
１ text text text 070 text
Paper tape input pcin
data 240
data 11/10 parity data data
074 Paper tape output pcou
bss 244
bss Floting point error
bss 100 bss
Line clock kwlp
250 Segmentation violation
104 Programmable clock kwlp
stack stack stack200 stack
Line printer lpou
220 RK disk driver rkio

9. 割り込みの発生ーハンドラの処理
PSW PC
２
text
data
bss
user user user user
kstack kstack kstack kstack
IOレジスタ
text text text text
data data data data
bss bss bss bss
stack stack stack stack

10. 割り込みの発生ーハンドラの処理
PSW PC
カーネル用
APR0 text
APR1 data
APR2
APR3
bss
APR4
APR5
APR6
user user user user
APR7 kstack kstack kstack kstack
IOレジスタ •処理が終わったら、退避したレジス
アプリ用 タ、PCを復元して、PSWをアプリ
１ text text モードに
text text
APR0
APR1 •割り込み時点に復帰
data data data data
APR2
APR3
bss bss bss bss
APR4
APR5
APR6
stack stack stack stack
APR7

11.  以上の説明は、割り込み発生時から、復帰ま
でにプロセスの切り替えが発生しない場合
 条件によっては以下の処理でプロセスの切り
替えが発生
1. procの検索と選択
2. user構造の切り替え
3. User構造＋kstackに退避した状態の復元
4. アプリへの復帰

12. プロセスの切り替えー選択
PSW PC
Procの検索（スケジューラ）
text
data ↑次に動かすアプリ（プロセス）
bss のprocを見つける
user user user user
kstack kstack kstack kstack
IOレジスタ
text text text text
data data data data
bss bss bss bss
stack stack stack stack

13. プロセスの切り替えーuserの切り替え
PSW PC
text
data proc
bss
user user user user
kstack kstack kstack kstack
IOレジスタ
text text text text
data data data data
bss bss bss bss
stack stack stack stack

14. プロセスの切り替えーuserの切り替え
PSW PC
text
data proc
bss
user user user user
kstack kstack kstack kstack
IOレジスタ
アプリ用
空間管理用のレジスタを更新
APR0 text text text text
APR1 data data data data
APR2
APR3
bss bss bss bss
APR4
APR5
APR6
stack stack stack stack
APR7

15. プロセスの切り替えーモードの切り替え
•PSWをユーザに切り替え
PSW PC •PCを復元
•退避していた、PCとレジスタを復元
text
data proc
bss
user user user user
kstack kstack kstack kstack
IOレジスタ
アプリ用
APR0 text text text text
APR1 data data data data
APR2
APR3
bss bss bss bss
APR4
APR5
APR6
stack stack stack stack
APR7

16. プロセスの切り替えー完了
PSW PC
text
data proc
bss
user user user user
kstack kstack kstack kstack
IOレジスタ
アプリ用
APR0 text text text text
APR1 data data data data
APR2
APR3
bss bss bss bss
APR4
APR5
APR6
stack stack stack stack
APR7

17. おわり