操作系统重要知识清单：操作系统的运行机制与体系结构

2024-06-04 20:44:32

运行机制

1.两种指令

指令：就是处理器（cpu）能识别、执行的最基本命令；一条高级语言的代码翻译过来可能会对应多条指令

特权指令：如内存清零指令...特权指令是不允许用户程序使用的

非特权指令：如普通的运算指令

2.两种处理器状态

CPU如何判断当前是否可以执行特权指令？

用户态（目态）：此时CPU只能执行非特权指令

核心态（管态）：此时CPU既可以执行非特权指令，也可以执行特权指令。

操作系统用程序状态寄存器（PSW）中的某标识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

3.两种程序

内核程序：操作系统的内核程序就是系统的管理者，既可以执行特权指令，也可以执行非特权指令，所以运行在核心态

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。

操作系统内核

操作系统中的哪些功能应该由内核程序实现呢？

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。

1.时间管理

实现计时功能

2.中断处理

负责实现实现中断机制

3.原语（设备驱动、CPU切换）

原语是一种特殊的程序。是最接近硬件的部分，这种程序的运行具有原子性。

4.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。

操作系统的体系结构

1.大内核

将操作系统的主要功能模块都最为系统内核，运行在内核态。

优点：高性能

缺点：内核代码庞大，结构混乱，难以维护

2.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：需要频繁的在核心态和用户态之间切换，性能低

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