操作系统的运行机制与体系结构

预备知识：什么是指令

​ C语言代码 “翻译"为 机器语言指令

内核是计算机上配置的底层软件，是操作系统最基本、最核心的部分。

实现操作系统内核功能的那些程序就是内核程序。

运行机制

1. 两种指令
   • 特权指令：不允许用户程序使用，如内存清零指令
   • 非特权指令：如普通的运算指令
2. 两种处理机状态
   • 核心态（管态）：特权指令、非特权指令都可执行
   • 用户态（目态）：此时CPU只能执行非特权指令
3. 两种程序
   • 内核程序：既可执行特权指令，也可以执行非特权指令，运行在核心态
   • 应用程序：只能运行非特权指令，运行在用户态

操作系统内核（最基本的功能是前3条，有无第4条是区分大内核和微内核的判断依据）

1. 时钟管理：实现计时功能
2. 中断管理：负责实现中断机制
3. 原语：是一种特殊的程序。是最接近硬件的部分，这种程序的运行具有原子性–其运行只能一气呵成，不可中断，运行时间短、调用频繁。（设备驱动，CPU切换）
4. 对系统资源进行管理的功能
   • 进程管理
   • 存储器管理
   • 设备管理

操作系统的体系结构

1. 大内核
   • 将操作系统的主要功能模块都作为系统内核，运行在核心态
   • 优点：高性能
   • 缺点：内核代码庞大，结构混乱，难以维护
2. 微内核
   • 只把最基本的功能保留在内核
   • 优点：内核功能少，结构清晰，方便维护
   • 缺点：需要频繁地在核心态和用户态之间切换，性能低