4. 操作系统的运行机制

1. 内核程序 v.s. 应用程序

普通程序员写的程序就是“应用程序”

微软、苹果有一帮人负责实现操作系统，他们写的是“内核程序”

由很多内核程序组成了“操作系统内核”，或简称“内核（Kernel）”

内核是操作系统最重要最核心的部分，也是最接近硬件的部分。甚至可以说，一个操作系统只要有内核就够了（eg：Docker—>仅需Linux内核）

操作系统的功能未必都在内核中，如图形化用户界面GUI

2. 特权指令 v.s. 非特权指令

在 CPU 设计和生产时就划分了特权指令和非特权指令，因此 CPU 执行一条指令前就可以判断出其类型

应用程序只能使用“非特权指令”，如：加法指令、减法指令等

操作系统内核作为“管理者”，有时会让 CPU 执行一些“特权指令”，如：内存清零指令。这些指令影响重大，只允许“管理者” —— 即操作系统内核来使用

3. 内核态 v.s. 用户态

处于内核态时，说明此时正在运行的是内核程序，此时可以执行特权指令

处于用户态时，说明此时正在运行的是应用程序，此时只能执行非特权指令

CPU 中有一个寄存器叫程序状态寄存器（PSW），其中有个二进制位，1 表示内核态，0 表示用户态

别名：内核态 = 核心态 = 管态；用户态 = 目态

4. 内核态 & 用户态切换

内核态 —> 用户态：执行一条特权指令 —— 修改 PSW 的标志位为“用户态”，这个动作意味着操作系统将主动让出 CPU 使用权

用户态 —> 内核态：由“中断”引发，硬件自动完成变态过程，触发中断信号意味着操作系统将强行夺回 CPU 的使用权

触发中断信号：除了非法使用特权指令之外，但凡需要操作系统介入的地方，都会触发中断信号