Привилегированные операции и состояния процессора

Супервизор централизует в себе все функции по управлению оборудованием компьютера. Это означает, что прикладные программы могут использовать только те области памяти, которые выделены супервизором, и могут обращаться только к тем устройствам и только в такие моменты времени, которые назначены супервизором. Следовательно, ни одна прикладная программа не может содержать в своем составе системные команды, влияющие на состояние устройств и компьютера в целом, и команды ввода-вывода, поскольку появление таких команд в прикладной программе позволяло бы программе бесконтрольно использовать оборудование компьютера, являющееся общим для всех программ. Системные операции и операции ввода-вывода, которые могут изменять состояние оборудования, используемого несколькими программами, называют привилегированными операциями. Привилегированные операции (команды) могут использоваться только в программах супервизора и недопустимы в прикладных программах.

Чтобы контролировать порядок использования привилегированных операций, принято выделять два альтернативных состояния процессора: состояние супервизор, в котором процессор выполняет программы супервизора, и состояние задача, в котором процессор выполняет прикладные программы. В состоянии супервизор допускается выполнение любых операций, а в состоянии задача – только непривилегированных операций. Если процессор находится в состоянии задача, появление в программе привилегированной операции считается ошибкой и выполнение программы прекращается. Состояние супервизор-задача устанавливается командой, инициирующей программу. Эта команда относится к классу привилегированных и используется только супервизором. Если инициируется прикладная программа, то устанавливается состояние задача; если инициируется программа супервизора, процессор переключается в состояние супервизор.

Кроме состояния супервизор-задача в мультипрограммных компьютерах вводятся следующие пары альтернативных состояний процессора: счет – ожидание и работа – стоп. В состоянии счет процессор занят выполнением прикладных программ и программ супервизора. В состоянии ожидания процессор не выполняет команд, а ожидает сигнал прерывания, по поступлении которого работа будет продолжена. В состоянии работа процессор может выполнять счет по программе или находится в ожидании сигнала прерывания, будучи готовым приступить к работе. В состоянии стоп процессор прекращает выполнение команд и не реагирует на сигналы прерывания. Из состояния стоп процессор может быть выведен только с инженерного пульта управления.