内核态与用户态
标签: 操作系统
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  核心态(管态、系统态)系统管理程序执行时的状态。具有较高的特权,能执行一切指令,访问所有的寄存器和存储区用户态(目态)以后程序执行时的状态。用户态具有较低的特权,只能执行规定指令,访问指定的寄存器和存储区CPU的指令集分为特权指令和非特权指令两类。

(1) 特权指令:是指计算机中不允许用户直接使用的指令,如I/O指令、置中断指令等。

(2) 非特权指令。

 

内核是计算机上配置的底层软件,是计算机功能的延伸。不同系统对内核的定义稍有区别,大多数操作系统内核包括4方面的内容。

  1. 时钟管理:

在计算机的各种部件中,时钟是最关键的设备。时钟的第一功能是计时,操作系统需要通过时钟管理,向用户提供标准的系统时间。另外通过时钟中断的管理,可以实现进程的切换,如时间片轮转调度。

  1. 中断机制:

引入中断技术的初衷是提高多道程序运行环境中CPU的利用率,而且主要是针对外部设备的。后来逐步得到发展,形成了多种类型,成为操作系统各项操作的基础。键盘或鼠标信息的输入、进程的管理和调度、系统功能的调用、设备驱动、文件访问等,无不依赖于中断机制。可以说,现代操作系统是靠中断驱动的软件。

中断机制中,只有一小部分功能属于内核,它们负责保护和恢复中断现场的信息,转移控制权到相关的处理程序。这样可以减少中断的处理时间,提高系统的并行处理能力。

  1. 原语:

原语是一些关闭中断的公用小程序,有以下特点:

1)处于操作系统的最低层,是最接近硬件的部分。

2)这些程序的运行具有原子性,其操作只能一气呵成。

3)这些程序的运行时间都较短,而且调用频繁。

  1. 系统控制的数据结构及处理:操作系统中需要一些用来登记状态信息的数据结构,如作业控制块、进程控制块、设备控制块、各类链表、消息队列、缓冲器、空闲登记区、内存分配表等。除此之外还应该定义对这些数据结构的一系列操作:进程管理、存储器管理、设备管理。

 



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