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操作系统的运行机制与体系结构
- 一、两种指令、两种处理器状态、两种程序
- 二、操作系统的内核
- 三、操作系统的体系结构
一、两种指令、两种处理器状态、两种程序
💁 ” 指令 ” 就是处理器（CPU）能识别、执行的最基本命令
- 特权指令： 如内存清零指令 --> 不允许用户程序使用。
- 非特权指令： 如普通的运算指令
❔ CPU如何判断当前是否可以执行特权指令？
用程序状态寄存器（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。
- 用户态（目态）： 此时CPU只能执行非特权指令
- 核心态（管态）：特权指令、非特权指令都可以执行
➡️ 两种程序
- 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。
二、操作系统的内核
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 （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）
- 进程管理
- 存储器管理
- 设备管理
三、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
