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在计算机系统中,通常运行着两类程序:系统程序和应用程序,为了保证系统程序不被应用程序有意或无意地破坏,为计算机设置了两种状态:
- 系统态(也称为管态或核心态),操作系统在系统态运行——运行操作系统程序
- 用户态(也称为目态),应用程序只能在用户态运行——运行用户程序
在实际运行过程中,处理机会在系统态和用户态间切换。相应地,现代多数操作系统将 CPU 的指令集分为特权指令和非特权指令两类。
1) 特权指令——在系统态时运行的指令
- 对内存空间的访问范围基本不受限制,不仅能访问用户存储空间,也能访问系统存储空间,
- 特权指令只允许操作系统使用,不允许应用程序使用,否则会引起系统混乱。
2) 非特权指令——在用户态时运行的指令
一般应用程序所使用的都是非特权指令,它只能完成一般性的操作和任务,不能对系统中的硬件和软件直接进行访问,其对内存的访问范围也局限于用户空间。
3.5补充
UNIX 系统把进程的执行状态分为两种:
- 一种是用户态执行,表示进程正处于用户状态中执行;
- 另一种是核心态执行,表示一个应用进程执行系统调用后,或 I/O 中断、时钟中断后,进程便处于核心态执行。
这两种状态的主要差别在于:
- 处于用户态执行时,进程所能访问的内存空间和对象受到限制,其所占有的处理机是可被抢占的;
- 而处于核心态执行中的进程,则能访问所有的内存空间和对象,且所占用的处理机是不允许被抢占的。
3.28再补充
- 用户态切换到内核态的唯一途径——>中断/异常/陷入
- 内核态切换到用户态的途径——>设置程序状态字
注意一条特殊的指令——陷入指令(又称为访管指令,因为内核态也被称为管理态,访管就是访问管理态)
该指令给用户提供接口,用于调用操作系统的服务。
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