03操作系统的运行环境.md

运行机制和体系结构

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• 指令：处理器能识别和执行的最基本命令。

  • 如：加法指令进行加法运算
  • 特权指令：内存清零指令（不允许用户程序使用）
  • 非特权指令：普通的运算

• 处理器的状态：用程序状态字寄存器（PSW）中的某标志位来标识当前处理器处于什么状态。如0标识用户态。

  • 用户态（目态）：CPU只能执行非特权指令
  • 核心态（管态）：特权指令可以执行

• 程序

  • 内核程序：是系统的管理者，既可以执行特权指令，也可以执行非特权指令，运行在核心态。
  • 应用程序：为保证系统能安全运行，普通应用程序只能执行非特权指令，运行在用户态。

操作系统内核

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• 内核：计算机上配置的底层软件，是操作系统最基本最核心的部分。
  • 实现操作系统内核功能的哪些程序就是内核程序
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• 操作系统的体系结构
  • 大内核：将操作系统的主要功能模块都作为系统内核，运行在核心态
    • 优点：高性能
    • 缺点：内核代码庞大，结构混乱，难以维护
  • 微内核：只把最基本的功能保留在内核
    • 优点：内核功能少，结构清晰，方便维护
    • 缺点：需要频繁地在核心态和用户态之间切换，性能低
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中断和异常

• 引入中断机制，实现了多到程序并发执行本质：发生中断意味着需要操作系统介入，开展管理工作。
• 中断的一些概念
  • 中断发生时，CPU立刻进入核心态
  • 中断发生后，当前运行的进程暂停运行，并由操作系统内核对中断进行处理
  • 对于不同的中断信号，会进行不同的处理
  • 反正中断后，就需要操作系统介入，开展管理工作。由于进程切换，分配I/O设备需要特权指令，因此CPU需要从用户态转为核心态。中断可以使CPU从用户态切换为核心态，使操作系统获得计算机的控制权。
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• 外中断的处理
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