一、用户态&内核态的基本概念
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用户态:用户态运行的进程可以直接读取用户程序的数据
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内核态:内核态运行的进程或程序几乎可以访问计算机的任何资源,不受限制
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两者最重要的差别就在于特权级的不同,即权力的不同。运行在用户态下的程序不能直接访问操作系统内核数据结构和程序。当我们在系统中执行一个程序时,大部分时间是运行在用户态下的,在其需要操作系统帮助完成某些它没有权力和能力完成的工作时就会切换到内核态
二、用户态&内核态的切换方式
1. 系统调用:这是用户态进程主动要求切换到内核态的一种方式,用户态进程通过系统调用申请使用操作系统提供的服务程序完成工作。而系统调用的机制其核心还是使用了操作系统为用户特别开放的一个中断来实现
2.异常:当 CPU 在执行运行在用户态下的程序时,发生了某些事先不可知的异常,这时会触发由当前运行进程切换到处理此异常的内核相关程序中,也就转到了内核态,比如缺页异常
3. 外围设备的中断:当外围设备完成用户请求的操作后,会向 CPU 发出相应的中断信号,这时 CPU 会暂停执行下一条即将要执行的指令转而去执行与中断信号对应的处理程序,如果先前执行的指令是用户态下的程序,那么这个转换的过程自然也就发生了由用户态到内核态的切换。(比如硬盘读写操作完成,系统会切换到硬盘读写的中断处理程序中执行后续操作等。)