1、操作系统运行机制2、操作系统内核3、操作系统的体系结构
操作系统的运行机制
1、指令就是CPU能识别、执行的最基本的命令。
2、有的指令权限低、有的指令权限高,如果每个用户都可以使用高权限的指令(如内存清零指令),就意味着一个用户可以将其他用户的内存数据随意清零,这样显然是很危险的。所以指令被分为特权指令和非特权指令,在执行指令前都会通过CPU的状态进行判断是否可以使用该指令。
3、为了判断当前是否可以执行特权指令将处理器的状态分为用户态(目态)和核心态(管态),如果CPU处于用户态,则只能执行非特权指令,如果CPU处于核心态则特权指令、非特权指令都可执行。
4、有的程序需要使用特权指令,而有的程序只能使用费特权指筠沭鱿漆令,因此计算机系统将程序分为了内核程序和应用程序,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,也可以执行非特恕煨乌溪权指令,运行在核心态,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。
操作系统的内核
1、操作系统的功能可以分为核心功能和非核心功能。核心功能就是最接该浒拄郎近硬件的功能,如时钟管理(实现计时功能)、中断处理、原语(一种特殊的程序,时最接近硬件的部分,这种程序的运行具有原子性,所谓原子性是指程序一旦执行就会一直执行,中间不能中断)。除了最近的这些,有的操作系统内核功能还包括进程管理、存储器管理、设备管理等功能。
2、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。
操作系统的体系结构
1、操作系统的体系结构分为大内核结构和微内核结构。大内核结构就是将操作系统的主要功能模块都作为系统内核,如包括上面所说的进程管理、储存器管理等,运行在核心态,微内核结构则只保留最基本的功能保留在内核,不包括上面所说的进程管理、储存器管理等。
2、大内核结构的优点是高性能,缺点是内核代码庞大,结构混乱,难以维护;微内核的优点是内核功能少,结构清晰,方便维护,缺点是需要频繁的在核心态和用户态之间切换,性能低。