由“内核就是一个由interrupt驱动的程序”、“OS不是运行着的代码,而是一堆躺在内存里等着被调用的代码”引发的思考

总述:这个interrupt可以是一个系统调用(x86、arm下都有相应的软中断指令)、可以是一个应用程序产生的异常、也可以是一个硬件产生的中断;

1、os不是一直在运行的程序

        内核不像应用程序那样持续运行,不运行时呆在内存里,仅在特定的事件(中断、系统调用、异常)发生时才背触发执行,操作系统中的调度也是由定时器中断触发的,应用程序在运行时并不直接与操作系统交互,而是通过系统调用或中断请求操作系统提供服务 所以说内核是由中断驱动的;

2、从硬件角度理解操作系统

        操作系统中许多概念和机制是由硬件架构(cpu)决定的,比如操作系统利用cpu所管理的各种硬件中断来调度、响应设备请求等;

        操作系统的抽象层(如进程、线程、内存管理)其实也是为了更好的管理硬件资源而提出的概念,这些抽象帮助管理复杂的硬件操作,在硬件层面cpu只是按顺序执行指令,但操作系统通过上下文切换、内存分配等机制实现多任务调度;具体来说,从硬件角度来看,os用进程来抽象一个独立的执行环境,每个进程都有自己独立的地址空间、资源(如内存、文件句柄等),在硬件上,os通过上下文切换(保存当前进程的状态(如寄存器值、pc等),然后加载新进程的状态)来让进程并发执行;线程是操作系统对CPU资源更细粒度的抽象,多核可并行执行线程,但在单核CPU上,线程的执行还是通过时间片轮转来模拟并发,每个线程具有独立的执行路径(即程序计数器),但共享进程的资源(如内存)。

                              

形象理解:

        从软件抽象的角度来看,应用程序是构建在内核的上层的;但是从硬件的角度来看,应用程序与内核程序是一种“并列”的关系,把cpu看成一个院子,小孩子在非特权模式下可以肆意玩耍,但是在做一些有危险性的、有可能破坏到院子的行为时就由监管的家长去帮忙做,并把结果给到孩子,给到了孩子一个安全的玩耍环境,也保护了院子不受破坏。

        对应到os来理解:应用程序可以在cpu的非特权模式下肆意运行,此时内核就呆在内存里像是一个监管的家长,当应用需要执行一些涉及到核心硬件的操作时,就交给内核来做(调用内核的api),由内核在cpu的特权模式下执行完后将结果给到应用程序,防止应用程序破坏核心硬件;

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