手撕408|操作系统的运行环境(3)
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手撕408系列之操作系统的运行环境，冷月出品必是精品，大家好，我是学长冷月。
在梳理本节的知识点之前，我们首先来搞懂指令和代码的区别。
所谓代码，其实就是高级程序语言设计中的代码，类似：C语言代码、Python代码。而指令其实是机器语言层面的一条条指令，计算机通过一条条指令来进行一步步操作。
操作系统的运行机制
操作系统在运行的时候,其实分为两种状态：核心态(管态、内核态)和用户态(目态)。
其次在CPU中执行的程序，可以大致分为：内核程序和用户程序（用户自编程序）。
它们的区别在于内核程序可以执行特权指令（不允许用户直接使用的指令），例如：关中断、清内存、置时钟、分配系统资源、修改段、页表以及修改访问权限。
而用户程序只能执行非特权指令，也就是说只能执行不会对计算机的运行产生风险的操作。
另外核心态可以执行特权、非特权指令，用户态则只能执行非特权指令。
OS内核
1、时钟管理：管理所有与时间相关的操作，包括给用户提供正确的时间、以及CPU的时钟管理
2、中断机制：多道程序设计中最重要的功能。
3、原语：原语是底层可被公开调用的小程序，其特点：最接近硬件的部分、具有原子性（一旦执行便一气呵成执行完毕，不能被中断）、运行时间短，调用频繁。
4、对系统资源管理的功能
中断和异常
中断和异常通过硬件实现，一旦发生立即进入核心态，将CPU控制权立马交还给操作系统。
中断也叫外中断，它的信号干预来自CPU外部，例如有IO请求、人工干预。
异常也叫内中断(不能被CPU屏蔽），它的信号来源于CPU内部，主要有
陷阱、陷入(自愿中断，如系统调用)、故障（硬件故障）、终止（错误终止）。
系统调用
既然特权指令只能在核心态执行，那么用户如果想要有需要执行特权指令的业务场景怎么办呢？这是系统调用就发挥了作用。
系统调用是操作系统提供给用户与资源有关的操作。
用户进程在目态可以通过访管指令来执行系统调用程序，也就是OS提供给用户的接口，通过硬件中断机制将目态切为管态，执行完后再把结果返回给目态。具体操作如下图：
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