操作系統復習–OS的運行機制和體系結構

本文章按照王道操作系統參考

文章主要分：運行機制，操作系統內核，操作系統的體系結構

運行機制

兩種命令

• 特權指令：不允許用戶直接使用的命令，如：I/O，中斷命令等，運行在核心態
• 非特權指令：普通的應用程序指令，如：加減乘除操作。

兩種處理器狀態

核心態（管態）：可以運行特權命令和非特權指令

用戶態（目態）：只能運行非特權指令

兩種程序

• 內核程序（管理程序）：操作系統內核程序是系統管理者，特權特權指令和非特權指令都能執行，運行在核心態
• 用戶程序（應用程序）：為了保證操作系統能夠安全運行，用戶程序只能運行非特權指令，運行在用戶態

操作系統用戶態和核心態的轉換

• 用戶態->核心態 唯一辦法通過中斷實現
• 核心態->用戶態 通過執行一個特權指令，將PSW的標志位設置為用戶態

PSW標記位

• 用程序狀態寄存器PSW中的某標記位來識別處理器處于什么狀態，如：用戶態，核心態。

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操作系統內核

內核是計算機配置在底層的軟件，是操作系統最基本最核心的部分，實現操作系統內核功能的程序是內核程序。

時鐘管理（最基本功能）

• 第一功能用于計時；向用戶提供標準的系統時間；通過時鐘中斷管理，可以實現進程的切換。

中斷機制（最基本功能）

• 指CPU對突發的外部事件的反應過程或機制
• CPU收到外部信號（中斷信號）后，停止當前工作，轉去處理該外部事件，處理完畢后回到原來工作的中斷處（斷點）繼續原來的工作

中斷類型：

• 內中斷：由CPU內部事件引起。例：訪管中斷、程序中斷
• 強迫性中斷：程序沒有預期：例I/O（外設輸入輸出）、外部中斷
• 自愿中斷：程序有預期的、例：執行訪管指令
• 外中斷：由CPU外部事件引起。例：I/O、外部事情

原語（最基本功能）

系統中的設備驅動，CPU切換，進程通信等功能中的部分操作都可以定義為原語。

特點：

• 是一種特殊的程序，處于操作系統最底層，是最接近硬件的部分
• 具有原子性，其操作必須一氣呵成
• 運行時間短，調用頻繁

對資源進行管理的功能

• 進程管理：進程狀態管理，進程調度和分派，創建與撤銷進程控制塊等
• 存儲器管理：存儲器的空間分配和回收，內存信息保護程序，代碼對換程序等
• 設備管理：緩沖區管理，設備分配，回收等

操作系統的體系結構

大內核

• 將內核的主要功能模塊都作為一個緊密聯系的整體運行在核心態
• 優點：高性能
• 缺點：內核代碼龐大，結構混亂，難維護

微內核

• 將內核中最基本的功能保留在內核，而將那些不需要運行在核心態執行的功能轉移到用戶態執行
• 優點：內核功能少，結構清晰，方便維護
• 缺點：需要頻繁在用戶態和核心態之前切換，性能低

總結

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统复习--OS的运行机制和体系结构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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