操作系统复习--OS的运行机制和体系结构
操作系统复习–OS的运行机制和体系结构
本文章按照王道操作系统参考
文章主要分：运行机制，操作系统内核，操作系统的体系结构
运行机制
两种命令
- 特权指令：不允许用户直接使用的命令，如：I/O，中断命令等，运行在核心态
- 非特权指令：普通的应用程序指令，如：加减乘除操作。
两种处理器状态
核心态（管态）：可以运行特权命令和非特权指令
用户态（目态）：只能运行非特权指令
两种程序
- 内核程序（管理程序）：操作系统内核程序是系统管理者，特权特权指令和非特权指令都能执行，运行在核心态
- 用户程序（应用程序）：为了保证操作系统能够安全运行，用户程序只能运行非特权指令，运行在用户态
操作系统用户态和核心态的转换
- 用户态->核心态 唯一办法通过中断实现
- 核心态->用户态 通过执行一个特权指令，将PSW的标志位设置为用户态
PSW标记位
- 用程序状态寄存器PSW中的某标记位来识别处理器处于什么状态，如：用户态，核心态。
操作系统内核
内核是计算机配置在底层的软件，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程序是内核程序。
时钟管理（最基本功能）
- 第一功能用于计时；向用户提供标准的系统时间；通过时钟中断管理，可以实现进程的切换。
中断机制（最基本功能）
- 指CPU对突发的外部事件的反应过程或机制
- CPU收到外部信号（中断信号）后，停止当前工作，转去处理该外部事件，处理完毕后回到原来工作的中断处（断点）继续原来的工作
中断类型：
- 内中断：由CPU内部事件引起。例：访管中断、程序中断
- 强迫性中断：程序没有预期：例I/O（外设输入输出）、外部中断
- 自愿中断：程序有预期的、例：执行访管指令
- 外中断：由CPU外部事件引起。例：I/O、外部事情
原语（最基本功能）
系统中的设备驱动，CPU切换，进程通信等功能中的部分操作都可以定义为原语。
特点：
- 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
- 具有原子性，其操作必须一气呵成
- 运行时间短，调用频繁
对资源进行管理的功能
- 进程管理：进程状态管理，进程调度和分派，创建与撤销进程控制块等
- 存储器管理：存储器的空间分配和回收，内存信息保护程序，代码对换程序等
- 设备管理：缓冲区管理，设备分配，回收等
操作系统的体系结构
大内核
- 将内核的主要功能模块都作为一个紧密联系的整体运行在核心态
- 优点：高性能
- 缺点：内核代码庞大，结构混乱，难维护
微内核
- 将内核中最基本的功能保留在内核，而将那些不需要运行在核心态执行的功能转移到用户态执行
- 优点：内核功能少，结构清晰，方便维护
- 缺点：需要频繁在用户态和核心态之前切换，性能低
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