概述
通常将一些与硬件紧密相关的模块(如中断处理程序等)、各种常用设备的驱动程序以及运行频率较高的模块(如时钟管理、进程调度和许多模块公用的一些基本操作),都安排在仅靠硬件的软件层次中,将它们常驻内存,即通常被称为OS内核。
目的:
1)便于对这些软件进行保护,防止遭受其他应用程序的攻击
2)可提高OS的运行效率
OS内核基本都包括了两大方面的功能:
1. 支撑功能 – 提供给OS其他众多模块所需要的一些基本功能
1)中断处理 — 内核最基本的功能,OS许多重要的活动,如各种类型的系统调用、键盘命令的输入、进程调度、设备驱动无不依赖于中断。
2)时钟管理 — 内核一项基本功能
时间片轮转调度 — 时间片用完时,便由时钟管理产生一个中断信号,促使调度程序重新进行调度。
在实时系统中的截止时间控制、批处理系统中的最长运行时间控制等
3)原语操作
原语 — 由若干个指令组成,用于完成一定功能的一个过程,区别是“原子操作”,即这个过程是一个不可分割的基本单位,执行过程中不允许中断。
原子操作在操作态下执行,常驻内存。
如用于对链表进行操作的原语、用于实现进程同步的原语等。
2. 资源管理功能
1)进程管理
功能模块运行频率较高 | 为多种功能模块所需要 |
---|---|
进程调度与分派、进程创建和撤销 | 实现进程同步的原语、常用的进程通信原语 |
放在内核 — 提高OS性能
2)存储器管理
存储器管理软件的运行频率也比较高 — 如用于实现将用户空间的逻辑地址变换成物理地址的地址转换机构、内存分配和回收的功能模块、实现内存保护和对换功能的模块等。
放在内核中 — 保证存储器管理具有较高的运行速度。
3)设备管理
放在内核 — 由于设备管理和硬件(设备)紧密相关
如各类设备的驱动程序、用于缓和CPU与I/O设备速度不匹配矛盾的缓冲管理、用于实现设备分配和设备独立性功能的模块等。
处理器的执行状态
为了防止OS本身及关键数据(如PCB等)遭受到应用程序有意或无意的破坏,通常也将处理机的执行状态分成系统态和用户态两种:
系统态(管态、核心态) | 用户态(目态) |
---|---|
较高特权 | 较低特权的执行状态 |
能执行一切指令,能访问所有寄存器和存储区 | 仅能执行规定的指令,访问特定的寄存器和存储区 |
一般情况下,应用程序只能在用户态运行,不能去执行OS指令及访问OS指令。
最后
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