操作系统运行环境

处理器运行模式

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内核

许多内核程序，组成操作系统内核，简称“内核”(Kernel)，最核心部分，最接近硬件部分。

程序

内核程序

应用程序

指令

特权指令

非特权指令

用户态和核心态

将CPU的运行模式划分为用户态（目态）和核心态（又称管态、内核态）。

处于内核态时，说明此时正在运行的是内核程序，此时可以执行特权指令；处于用户态时，说明此时正在运行的是应用程序，此时可以执行非特权指令。

程序状态字寄存器(Program Status Word, PSW), 标志位1表示“核心态”，0表示“用户态”。

内核态到用户态

一条修改PSW的特权指令，主动。

用户态到内核态

由中断引起，硬件自动完成。

中断和异常的概念

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中断

外中断，与当前执行指令无关，中断信号来自CPU外部。

• 时钟中断
• I/O中断请求

异常

内中断，与当前执行指令有关，中断信号来自CPU内部。

• 自陷(trap)

  条件陷阱指令

• 故障(fault)

  非法操作码、缺页故障、除数为0、运算溢出等。

• 终止(abort)

  控制器出错、存储器校验。

基本原理

不同中断信号，需要不同中断程序处理，查询“中断向量表”。

系统调用

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过程

• 传参
• 陷入指令/访问管理
• 由操作系统内核程序处理系统调用请求
• 返回应用程序

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