一、计算机系统概述——1.3、操作系统运行环境

一、处理器运行模式

• 特权指令：不允许用户直接使用的指令。如I/O指令、置中断指令
• 非特权指令：允许用户直接使用的指令。
• CPU的运行模式分为用户态（目态）和核心态（管态、内核态）。用户态仅运行非特权指令，核心态可运行特权指令和非特权指令。

操作系统内核包括：

1、时钟管理

2、中断机制

3、原语：处于操作系统最底层，是最接近硬件的部分；其运行具有原子性，操作只能一气呵成；定义原语的直接方法是关闭中断。

4、系统控制的数据结构及处理

综上：核心态指令实际上包括系统调用类指令和一些针对时钟、中断和原语的操作指令。

 

二、中断和异常的概念

中断：也称外中断，指来自CPU执行指令外部的事件。如设备发出的I/O结束中断；时钟中断

异常：也称内中断，指来自CPU执行指令内部的事件。如程序的非法操作码、地址越界、运算溢出、虚存系统的缺页、专门的陷入指令引起的事件。

 

三、系统调用

系统调用：是指用户在程序中调用操作系统所提供的一些子功能，系统调用可视为特殊的公共子程序。

系统调用要运行在核心态。

用户可以执行陷入指令（又称访管指令或trap指令）来发起系统调用。陷入指令是唯一一个只能在用户态执行而不可在核心态执行的指令。

trap指令在用户态执行，可将CPU的运行模式由用户态转为核心态。由于访管指令是在用户态使用的，所以其不可能是特权指令。