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《硬核操作系统指南》 - 操作系统
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管态和目态:
是什么
1 . 管态又叫特权态,系统态或核心态。CPU在管态下可以执行指令系统的全集。通常,操作系统在管态下运行。

  1. 目态又叫常态或用户态。机器处于目态时,程序只能执行非特权指令。

特点

  1. 用户态 不能直接使用系统资源,也不能改变CPU的工作状态,并且只能访问这个用户程序自己的存储空间
  2. 管态 则该程序就可以访问计算机的任何资源,即它的资源访问权限不受限制。

目的
区分内核态和用户态两种操作方式的目的是为了保护操作系统程序
通常CPU执行两种不同性质的程序:一种是操作系统内核程序;另一种是用户自编程序或系统
外层的应用程序。对操作系统而言,这两种程序的作用不同,前者是后者的管理者,因此“管理
程序”要执行一些特权指令,而“被管理程序”出于安全考虑不能执行这些指令。所谓特权指令,
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,存取用于内存保护的寄存
器、送程序状态字到程序状态字寄存器等指令。

用户态切换到内核态

  1. 系统调用。这是用户态进程主动要求切换到内核态的一种方式,用户态进程通 过系统调用
    申请使用操作系统提供的的服务程序完成 工作。系统调用机制的核心还是使用了操作系统为用
    户特别开放的一个中断来实现。申请使用操作系统提供的的服务程序完成 工作。系统调用机制
    的核心还是使用了操作系统为用户特别开放的一个中断来实现。
  2. 异常。当CPU在执行用户态程序时,发生了某些事先不可知的异常,这时会触发由当前运行
    进程切换到处理此异常的内核相关程序中,也就转到了内核态,例如缺页异常。进程切换到处
    理此异常的内核相关程序中,也就转到了内核态,例如缺页异常。
  3. I/O设备的中断。当I/O设备完成用户请求操作后,会向CPU发出相应的中断信号,这时CPU
    会暂停执行下一条即将要执行的指令,转 而去执行与中断信号对应的的处理程序,如果先前执
    行的指令是用户态下的程序,那么这个转换的过程自然也就发生了由用户态到内核态 的切换。
    例如硬盘读写操作完成,系统会切换到硬盘读写的中断处理程序中执行后续的操作。会暂停执
    行下 一条即将要执行的指令,转 而去执行与中断信号对应的的处理程序,如果先前执行的指令
    是用户态下的程序,那么这个转换的过程自然也就发生了由用户态到内核态 的切换。例如硬盘
    读写操作完成,系统会切换到硬盘读写的中断处理程序中执行后续的操作。

其中系统调用可以认为是用户进程主动发起的,异常和外部设备中断则是被动的。
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