嘿嘿
愚人节快乐啊，再高兴也不能忘记上阿猪的车学习啊，记住我们是有梦想的人，怎能忘记学习，小车要启动了，跟好了走起
操作系统的运行环境（三）
目录
一、操作系统的运行机制
二、中断和异常的概念
三、系统调用
四、习题精选
一、操作系统的运行机制
计算机上运行程序，不需要向操作系统预订运行时间，需要确定起始地址，从这里开始执行
在计算进系统中，内核通常执行两种不同性质的程序：
（1）操作系统内核程序（管理者）
（2）用户自编程序（应用程序）
CPU状态：0核心态，1用户态
从核心态到用户态的转换是由操作系统程序执行后完成的，而用户态到核心态的转换是由硬件完成的
运行操作系统代码，在核心态
内核是计算机的底层软件，是计算机功能的延伸。操作系统内核包括4方面内容：
-
时钟管理
时钟功能计时，操作系统通过时钟管理，向用户提供标准的系统时间。另外通过时钟中断管理，可以实现进程的切换 -
中断机制
目的：提高多道程序运行环境中CPU的利用率，现代操作系统靠中断驱动的软件
中断机制中，只有一小部分功能属于内核，他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 -
原语
原语的直接方法是关闭中断，把有以下特点的程序叫做原语：
（一）处于操作系统的最底层，是最接近硬件的部分
（二）这些程序的运行具有原子性，其中操作只能一气呵成
（三）这些程序的运行时间都较短，而且调用频繁 -
系统控制的数据结构及处理
为了实现有效管理，系统需要一些基本操作，常见操作有：
（一）进程管理。进程状态管理、进程调度和分配、创建与撤销进程控制块
（二）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
（三）设备管理。缓冲区管理、设备分配和回收
二、中断和异常的概念
（1）定义
中断（interruption）:外中断
异常（exception）：内中断
访问中断：应用程序在用户态下要使用特权指令引起的中断
内部异常可以分为：故障（fault）、陷阱（trap）、终止(abort)
（2）中断处理过程
I/O指令需要中断操作，中操作必须在核心态执行，进入中断处理的程序是操作系统程序
三、系统调用
系统调用就是用户在程序中调用操作系统所提供的的一些子功能
系统调用按照功能分为以下几类：
- 设备管理：完成设备的请求或解释，以及设备启动等功能
- 文件管理：完成文件的读写创建及删除等功能
- 进程控制：完成进程的创建、撤销、阻塞、唤醒
- 进程通信：完成进程之间的消息传递或信号传递等功能
- 内存管理：完成内存分配、回收、获取作业占用内存区大小及始址
系统调用的处理需要由操作系统内核程序负责完成，运行在核心态
系统调用，使用命令指令，该命令经过编译后，形成若干参数和陷入（trap）指令
功能：操作系统向用户提供接口
操作系统是一层接口，对上层提供服务，对下层进行抽象
进程调度不需要硬件的支撑
系统调用执行过程
传递系统调用参数–》执行陷入（trap）指令–》执行相应服务程序–》返回用户态
由用户态进入核心态，不仅状态会切换，而且所用的堆栈也可能需要由用户堆栈切换为系统堆栈，但这个系统堆栈也是属于该进程的
四、习题精选
例题一
下列选项中，在用户态执行的是（A）
A、命令解释程序
B、缺页处理程序
C、进程调度程序
D、时钟中断处理程序
解析：A和D都属于中断，在核心态执行，进程调度室操作系统内核进程，无需用户干预，在核心态执行；命令解释器属于命令接口，可以面对用户
例题二
下列不可能在用户态发生的事件（C）
A、系统调度
B、外部中断
C、进程切换
D、缺页
解析：系统调用、外部中断发生在用户态，被调用程序在核心态执行。进程切换属于系统调用过程中执行的事件，只能发生在核心态。缺页产生后，在用户态发生缺页中断，然后进入核心态进入缺页中断服务
例题三
CPU处于核心态时，他可以执行的指令（除“访管”指令的全部指令）。
解析：访管指令在用户态下使用吗，是应用程序“自愿进管”的手段，用户态下不能执行特权指令。在核心态下，CPU可以执行指令系统中的任何指令
知识点：
1.特权指令仅能由操作系统使用的指令
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