操作系统的运行机制和体系结构
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分为非特权指令和特权指令。
非特权指令:有的指令“人畜无害”。比如:加、减、乘、除这些普通的运算指令。
特权指令:有的指令有很高的权限。比如:内存清零指令。如果用户程序可以使用这个指令,就意味着一个用户可以将其他用户的内存数据随意清零,这样做显然是很危险的。
分为用户态和核心态。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为用户态,1为核心态。
当CPU处于用户态时,只能执行非特权指令。
当CPU处于核心态时,特权指令和非特权指令都能执行。
分为内核程序和应用程序。
内核程序:操作系统的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:为了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。
内核是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那些程序就是内核程序。
时钟管理:实现计时功能
中断处理:负责实现中断机制
原语:是一种特殊的程序,处于操作系统最底层,是最接近硬件的部分。这种程序的运行具有原子性其运行只能一气呵成,不可中断。运行时间较短、调用频繁。
对系统资源进行管理的功能:进程管理、存储器管理、设备管理。有的操作系统不把这部分功能归为“内核功能”。也就是说,不同的操作系统,对内核功能的划分可能并不一样。
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
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