1.3操作系统的运行环境

一. 操作系统的运行机制

1. 指令：CPU能识别执行的基本命令。（分为特权指令和非特权指令）
2. CPU的状态：（分为用户态和核心态）
3. 程序分为：内核程序和应用程序

二. 操作系统的内核（4方面）

1. 时钟管理：主要功能是计时。
2. 中断机制：引入中断技术，初衷是为了提高多道程序运行环境中CPU利用率。
3. 原语
   （1）处于操作系统最底层。
   （2）这种程序的运行具有原子性，操作一气呵成。
   （3）运行时间较短，调用频繁。
4. 系统资源管理
   （1）进程管理
   （2）存储器管理
   （3）设备管理

三. 中断与异常

（中断本质：发生中断意味着操作系统介入开展管理工作）

1. 中断（外中断）：表示CPU执行指令以外的事件发生。

2. 异常（内中断）：表示CPU执行指令内部的事件发生。
   中断发生在用户态，但是中断的处理程序在核心态

    中断时，CPU由用户态到核心态。
    中断后，由操作系统对中断进行处理。
    不同的中断信号，会有不同的处理。
   

3. 用户态与核心态之间如何转化 ？
   （1）用户态 —> 核心态（通过中断）
   （2）核心态 —> 用户态（通过程序状态字寄存器PSW状态位改变）

4. 外中断处理过程
   （1）每条指令执行结束后，CPU检查是否有外部中断信号。
   （2）若有，则保护中断进程CPU环境
   （3）根据中断信号类型，转入相应中断处理程序
   （4）恢复原进程CPU环境，并退出中断，继续向下执行。

四. 系统调用

在1.1中提过系统调用是作为用户和操作系统之间的接口，下面进行详细介绍
注：与资源分配有关操作都需要系统调用

1. 概念：系统调用是指用户在程序中调用操作系统提供的一些子功能。
2. 按功能分类：
   （1）设备管理：完成设备的请求或者释放。
   （2）文件管理：完成文件的读写等。
   （3）进程控制：进程的创建，阻塞等等。
   （4）进程通信：进程之间的信息传递等
   （5）内存管理：完成内存的分配或者回收等等。
3. 系统调用执行过程
   
4. 特别地

   （1）发出系统调用，在用户态。对系统调用的处理，在核心态
   （2）内中断的访管指令（也叫陷入指令/trap指令），是唯一一个只能在用户态使用，并且它不是特权指令。