操作系统概述

特征

并发、共享（同步、异步、虚拟<物理分隔到逻辑分隔，实现多用户访问>）、异步（走走停停的进程）

运行机制

计算机系统中，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。

操作系统在具体实现上划分了用户态（目态）和核心态（管态)，以严格区分两类程序。

核心态：操作系统的各项功能分别被设置在不同的层次上。一些与硬件关联较紧密的模块，诸如时钟管理、中断处理、设备驱动等处于最底层。其次是运行频率较髙的程序，诸如进程管理、存储器管理和设备管理等。

中断和异常

在操作系统中引入核心态和用户态这两种工作状态后，就需要考虑这两种状态之间如何切换。途径就是通过中断或异常。

中断(Interruption)，也称外中断，指来自CPU执行指令以外的事件的发生，如设备发出的I/O结束中断，表示设备输入/输出处理已经完成，希望处理机能够向设备发下一个输入 / 输出请求，同时让完成输入/输出后的程序继续运行。时钟中断，表示一个固定的时间片已到，让处理机处理计时、启动定时运行的任务等。这一类中断通常是与当前程序运行无关的事件，即它们与当前处理机运行的程序无关。

异常(Exception)，也称内中断、例外或陷入(Trap)，指源自CPU执行指令内部的事件，如程序的非法操作码、 地址越界、算术溢出、虚存系统的缺页以及专门的陷入指令等引起的事件。对异常的处理一般要依赖于当前程序的运行现场，而且异常不能被屏蔽，一旦出现应立即处理。

系统调用

下面列举一些由用户态转向核心态的例子：

• 用户程序要求操作系统的服务，即系统调用。
• 发生一次中断。
• 用户程序中产生了一个错误状态。
• 用户程序中企图执行一条特权指令。
• 从核心态转向用户态由一条指令实现，这条指令也是特权命令。一般是中断返回指令。

注意：由用户态进入核心态，不仅仅是状态需要切换。而且，所使用的堆栈也可能需要由用户堆栈切换为系统堆栈，但这个系统堆栈也是属于该进程的。