视频链接地址:
https://www.bilibili.com/video/BV1YE411D7nH/?spm_id_from=333.788.videocard.2
操作系统 系列文章目录
在本篇中,你将掌握
- 操作系统中指令、处理器状态和程序的对应
- 操作系统两种体系结构的优缺点
1 操作系统的运行机制
问题:“指令”和我们平时所说的“代码”有什么区别?
一条高级语言代码 可能被翻译为 对应多条指令,“指令”就是处理器(CPU)能识别、执行的最基本命令
指令被分为:
- 特权指令:如内存清零指令(不允许用户程序使用)
- 非特权指令:如普通的运算指令
问题:CPU如何判断当前是否可以执行特权指令
为此,有两种处理器状态:
(用程序状态字寄存器PSW中的某标志位来标识当前处理器处于什么状态,如0为用户态,1为核心态)
- 用户态(目态)——此时CPU只能执行非特权指令
- 核心态(管态)——特权指令、非特权指令都可以执行
根据程序执行指令的能力,将程序又分为:
- 内核程序:操作系统的内核程序是系统的管理者,既可以执行特权指令,也可以执行非特权指令,运行在核心态。
- 应用程序:为了保证系统能安全运行,普通应用程序只能执行非特权指令,运行在用户态。
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。
操作系统内核的功能又被分为
- 时钟管理:与硬件关系较紧密的模块
- 中断处理:
- 原语:这种程序具有原子性——运行只能一气呵成,不可中断
- 对系统资源进行管理的功能:
根据操作系统将功能模块的划分,操作系统的体系结构分为:
- 大内核:主要功能都保留在内核
- 微内核:最基本的功能保留在内核
4 小结内核就是企业的管理层,负责一些重要的工作。只有管理层才能执行特权指令,普通员工只能执行非特权指令。用户态、核心态之间的切换相当于普通员工和管理层之间的工作交接
大内核:企业初创时体量不大,管理层的人会负责大部分的事请。优点是效率高;缺点是组织结构混乱,难以维护。
微内核:随着企业体量越来越大,管理层只负责最核心的一些工作。优点是组织结构清晰,方便维护;缺点是效率低。
本篇重点,操作系统中指令对应的处理器状态及程序、内核的功能、操作系统两种体系结构的优缺点。