这篇文章，我们一起来学习一下操作系统的运行机制和体系结构

目录

1.概述

2.运行机制

2.1两种指令

2.2两种处理器状态

​编辑2.3两种程序

​编辑2.4 操作系统运行机制小结

 3.操作系统内核

 ​4.操作系统的体系结构

 5.小结

---

1.概述

首先，我们来看一下这节内容的大体框架：我们会先介绍操作系统的运行机制，其中包括操作系统的内核程序，然后，引出操作系统的内核概念，最后，我们会介绍一下操作系统的体系结构。

大体内容如下图所示：

2.运行机制

首先，我们来看一下操作系统的运行机制

2.1两种指令

问题：什么是指令？

答：简单来说，指令就是处理器（CPU）能识别、执行的最基本的命令

比如：加法指令，就是让CPU进行加法运算

问题：“指令”和我们平时所说的“代码”有什么区别吗？

答：举例说明：

一个c语言程序，首先，我们需要书写c语言代码，然后计算机将这些代码翻译成指令（就是一连串的二进制数据），然后计算机能识别这串二进制数，从而完成这条指令（完成这行代码）

如下图所示：

具体化：

这就是一条最基本的代码，但是翻译成了三条二进制指令，计算机实际执行的就是这三条二进制指令

 问题：有的指令“人畜无害”，比如：加减乘除这些普通的运算指令，而有的指令权限很高，比如：内存清零指令，如果用户可以随意使用这个指令，那就意味一个用户可以随意的清除其他用户的内存数据，这样显然是很危险的，这是怎么回事呢？

答：指令分为特权指令和非特权指令，其中特权指令，如内存清零指令，就不允许普通的用户程序使用，非特权指令，如加减乘除指令，就允许普通用户使用。

2.2两种处理器状态

问题：CPU如何判断当前是否可以执行特权指令？

答：我们给CPU设置两种状态，即两种处理器状态：用户态（目态）和核心态（管态）；当CPU处于用户态时，CPU只能执行非特权指令；当CPU处于核心态时，CPU可以执行特权指令和非特权指令。

问题：CPU怎么判断状态的？

答：在CPU的物理结构中，有一个程序状态字寄存器（PSW），用PSW中的某个状态位来标识当前处理器处于什么状态。如0为用户态，1为核心态。

2.3两种程序

我们前面介绍了两种指令，即特权指令和非特权指令，从而我们介绍了两种处理器状态，用户态和核心态。但是呢，有的程序需要使用特权指令，有的程序需要使用非特权指令，所以，我们就把程序分为两种：内核程序和应用程序

内核程序：操作系统的内核程序是系统的管理者，既可以执行特权指令也可以执行非特权指令，运行在核心态

应用程序：为了保证系统能安全运行，普通应用程序只能执行非特权指令，运行在用户态

2.4 操作系统运行机制小结

 3.操作系统内核

由上面的讲解，我们可以知道，程序有内核程序和应用程序两种，那么操作系统中的哪些程序是由内核程序实现的呢？由此引出操作系统内核的概念

首先，我们来看一个简单的生活例子，我们安装完Windows操作系统后，会发现操作系统提供了各种各样的功能，比如“记事本”、任务管理器。然而，这些功能并不是必不可少的。即使没有任务管理器，我们依然可以使用计算机。

内核是计算机上配置的底层软件，是操作系统最基本、最核心的部分。而实现操作系统内核功能的那些程序就是内核程序。

如下图所示：

4.操作系统的体系结构

由第三点操作系统内核的问题中，我们知道，有些操作系统包含上图下面的那些对系统资源进行管理的功能，有些操作系统不包含那些，由此引出了操作系统的体系结构的问题。如下图所示：

 5.小结