用户态-内核态

Posted 2021-03-22 zx125

前戏

我们知道计算机主要分为三部分，硬件，操作系统和应用程序,然后硬件的头脑cpu才是控制内核态和用户态的大佬

操作系统

操作系统是直接和硬件打交道的，操作系统在内核态下运行，从而可以访问整个硬件

应用程序

应用程序直接和用户交互，但是应用程序不能直接操作硬件，应用程序在用户态下运行，但是有时候应用程序也需要操作硬件，这个时候，就涉及到用户态和内核态的切换

内核态-用户态概念

内核态（所有指令都给操作系统使用）

当cpu在内核态运行时，cpu可以执行指令集中所有的指令，很明显，所有的指令中包含了使用硬件的所有功能

用户态（操作硬件部分的指令禁用）

用户程序在用户态下运行，仅仅只能执行cpu整个指令集的一个子集，该子集中不包含操作硬件功能的部分，因此，一般情况下，在用户态中有关I/O和内存保护（操作系统占用的内存是受保护的，不能被别的程序占用），当然，在用户态下，将PSW中的模式设置成内核态也是禁止的。

内核态-用户态的切换

CPU执行切换

由于内核态和用户态是非常频繁的，所以把状态切换和记录放在cpu的寄存器，最合适不过

程序状态寄存器-（系统调用）

用户态下工作的软件不能操作硬件，但是我们的软件比如暴风影音，一定会有操作硬件的需求，比如从磁盘上读一个电影文件，那就必须经历从用户态切换到内核态的过程，为此，用户程序必须使用系统调用（system call），系统调用陷入内核并调用操作系统，TRAP指令把用户态切换成内核态，并启用操作系统从而获得服务。

注意

用户态内核态相当于cpu的一个执行状态，cpu在不同状态下能使用的指令不同

参考链接

https://www.cnblogs.com/zx125/p/11524709.html

https://www.cnblogs.com/linhaifeng/p/6523843.html