1.3操作系统运行环境

1.3.1 处理器运行模式

计算机系统中，通过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。

• 特权指令：不允许用户直接接使用的指令
• 非特权指令：允许用户直接使用的指令

操作系统的内核：

1. 时钟管理
   向用户提供标准的系统时间；通过时钟中断的管理，可以实现进程的切换

2. 中断机制
   提高多道程序运行环境中CPU的利用率。
   中断机制中，只有一部分功能属于内核，他们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。

3. 原语
   按层次结构设计的操作系统，底层必然是一些可被调用的公用小程序，他们各自完成一个规定的操作。特点：
   1）处于操作系统的最底层，最接近硬件的部分
   2）这些程序的运行具有原子性，其操作只能一气呵成
   3）这些程序的运行时间较短，并且调用频繁。
   通常把具有这些特点的程序称为原语(Atomic Operation)。定义原语的直接方法是关闭中断,让其所有动作不可分割地完成后再打开中断。系统中的设备驱动、CPU切换、进程通信等功能中的部分操作都可定义为原语，使它们成为内核的组成部分。

4. 系统控制的数据结构及处理
   系统中用来登记状态信息的数据结构很多，如作业控制块、进程控制块（PCB)、设备控制块、各类链表、消息队列、缓冲区、空闲区登记表、内存分配表等。为了实现有效的管理，系统需要–些基本的操作，常见的操作有以下3种:
   1）进程管理。进程状态管理、进程调度和分派、创建与撤销进程控制块等。
   2）存储器管理。存储器的空间分配和回收、内存信息保护程序、代码对换程序等。
   3）设备管理。缓冲区管理、设备分配和回收等。