內(nèi)核態(tài): CPU可以訪問內(nèi)存所有數(shù)據(jù), 包括外圍設備, 例如硬盤, 網(wǎng)卡. CPU也可以將自己從一個程序切換到另一個程序

用戶態(tài): 只能受限的訪問內(nèi)存, 且不允許訪問外圍設備. 占用CPU的能力被剝奪, CPU資源可以被其他程序獲取

為什么要有用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)

由于需要限制不同的程序之間的訪問能力, 防止他們獲取別的程序的內(nèi)存數(shù)據(jù), 或者獲取外圍設備的數(shù)據(jù), 并發(fā)送到網(wǎng)絡, CPU劃分出兩個權(quán)限等級 -- 用戶態(tài) 和 內(nèi)核態(tài)

用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)的切換

所有用戶程序都是運行在用戶態(tài)的, 但是有時候程序確實需要做一些內(nèi)核態(tài)的事情, 例如從硬盤讀取數(shù)據(jù), 或者從鍵盤獲取輸入等. 而唯一可以做這些事情的就是操作系統(tǒng), 所以此時程序就需要先操作系統(tǒng)請求以程序的名義來執(zhí)行這些操作.

這時需要一個這樣的機制: 用戶態(tài)程序切換到內(nèi)核態(tài), 但是不能控制在內(nèi)核態(tài)中執(zhí)行的指令

這種機制叫系統(tǒng)調(diào)用, 在CPU中的實現(xiàn)稱之為陷阱指令(Trap Instruction)

他們的工作流程如下:

用戶態(tài)程序?qū)⒁恍?shù)據(jù)值放在寄存器中, 或者使用參數(shù)創(chuàng)建一個堆棧(stack frame), 以此表明需要操作系統(tǒng)提供的服務.

用戶態(tài)程序執(zhí)行陷阱指令

CPU切換到內(nèi)核態(tài), 并跳到位于內(nèi)存指定位置的指令, 這些指令是操作系統(tǒng)的一部分, 他們具有內(nèi)存保護, 不可被用戶態(tài)程序訪問

這些指令稱之為陷阱(trap)或者系統(tǒng)調(diào)用處理器(system call handler). 他們會讀取程序放入內(nèi)存的數(shù)據(jù)參數(shù), 并執(zhí)行程序請求的服務

系統(tǒng)調(diào)用完成后, 操作系統(tǒng)會重置CPU為用戶態(tài)并返回系統(tǒng)調(diào)用的結(jié)果

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/zemliu/p/3695503.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的内核态(Kernel Mode)与用户态(User Mode)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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