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[嵌入式]操作系统-操作系统的运行机制和体系机构

1.指令:处理器(CPU)能够识别、执行的最基本的指令。
2.特权指令与非特权指令:普通用户不允许使用特权指令
3.处理器(CPU)的状态:
用户态(目态):CPU只能执行非特权指令
核心态(管态):任何指令都可执行
程序寄存器(PSW)中的某个标志位来标识当前处理器处于什么状态。
3.内核程序与应用程序
内核程序的系统的管理者,可执行任何指令,运行在核心态
应用程序只能执行非特权指令,运行在用户态(使用特权指令会对操作系统造成威胁)
4.操作系统的内核
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
时钟管理:第一功能是计时,向用户提供标准的系统时间,也可通过时钟中断的管理实现进程的切换
中断机制:负责保护和恢复中断现场的信息,转移控制权到相关的处理程序
原语:具有原子性,操作只能一气呵成;处于操作系统的最底层;运行时间短且调用频繁的特点的程序。
在这里插入图片描述5.操作系统的体系结构大内核和微内核大内核:将操作系统的主要功能模块都作为系统内核,作为核心态优点:高性能缺点:内核代码庞大,结构混乱,难以维护小内核:只把最基本的功能保留在内核优点:结构清晰,方便维护缺点:需要频繁地切换用户态和核心态,性能低在这里插入图片描述
6.中断机制
本质:发生中断就意味着需要操作系统的介入,开展管理工作
当中断发生时,CPU立即进入核心态
当中断发生后,当前运行的程序暂停运行,并由操作系统内核对中断进行处理
对于不同的中断信号,会有不同的处理
用户态到核心态是通过中断实现的,并且是唯一途径
核心态到用户态是通过一个特权指令,将程序状态字(PSW)的标志设置为用户态
7.中断的分类
内中断(异常、例外、嵌入,广义的中断)
信号的来源:CPU内部,与当前执行的指令有关
陷阱、陷入:有意而为之的异常
故障:有错误条件引起的,可能本故障处理事件修复
终止:不可恢复的致命错误造成的结果,终止处理程序不再将控制返回给引发终止的应用程序
外中断(狭义的中断)
信息的来源:CPU外部,与当前执行的指令无关
I/O中断请求
人工干预
在这里插入图片描述
8.系统调用
程序接口就是有一组系统调用组成
在这里插入图片描述
应用程序通过系统调用请求操作系统的服务。在用户程序中,凡是与资源有关的操作,都必须经过系统调用的方式向操作系统提出服务请求,由操作系统代为完成。这样可以保证系统的稳定性和安全性,防止用户进行非法操作。
在这里插入图片描述
系统调用相关处理需要在核心态完成。
9.系统调用与库函数的区别
在这里插入图片描述
系统调用的背后:
在这里插入图片描述

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加:2021-11-10 12:33:50  更:2021-11-10 12:33:54 
 
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