5操作系统的运行机制和体系结构

操作系统的运行机制和体系结构

一、操作系统的运行机制

1、指令： 能被计算机识别和执行的命令，一条C程序代码被翻译成多条指令

2、两种指令类型：

特权指令： 具有很高的权限，比如删除指令等
非特权指令： 一般权限，比如加减乘除等指令

3、两种状态： CPU判断什么时候执行特权指令什么时候执行非特权指令，用状态字寄存器（PSW）中的标识符标识状态0和1标识

核心态（管态）： 特权指令和非特权指令都能执行（trap指令除外只在用户态下执行）
用户态（目态）： 执行非特权指令

4、两种程序：

内核程序： 系统的管理者，运行在核心态
应用程序： 运行在用户态

二、操作系统的内核

1、操作系统内核： 操作系统中最接近硬件的层次
2、内核包括：
最接近硬件的：

时钟管理： 提供计算机的计时功能
中断处理
原语： 一种特殊的程序，例如设备驱动程序，原语的执行具有原子性

铺设在最接近硬件之上的

对系统资源进行管理的功能： 设备管理、进程管理、存储器管理

三、操作系统体系结构

1、体系结构： 并不是所有操作系统对内核的划分都是一样的，有的将最接近硬件的和铺设在之上的划分到内核中，而有的只划分最接近硬件的内容到内核
2、操作系统体系结构分类：
（1）大内核

将时钟管理、中断处理、原语和设备管理、进程管理、存储器管理都划分到内核中（将操作系统的主要功能都作为系统内核，运行在核心态）
优点：高性能
缺点：内核代码庞大，结构混乱，不容易维护

（2）微内核

只将时钟管理、中断处理、原语划分到内核（只把最基本的功能保留到系统内核，运行在核心态）
优点：结构清晰、维护方便
缺点：核心态和用户态切换频繁，性能低

大内核和微内核的类比记忆： 公司管理层和普通员工，在大内核体系中既是管理层又是普通员工；在微内核体系中，管理层负责核心业务，普通员工负责基础业务，需要随时交流

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