通常CPU執(zhí)行的指令有兩種,分別是操作系統(tǒng)內(nèi)核程序和用戶自編程序。因此操作系統(tǒng)將CPU的狀態(tài)劃分為兩種,分為用戶態(tài)(目態(tài))和核心態(tài)(又稱管態(tài),內(nèi)核態(tài))。在這兩種狀態(tài)下分別運(yùn)行非特權(quán)指令和特權(quán)指令。
在操作系統(tǒng)引入核心態(tài)和用戶態(tài)這兩種工作狀態(tài)之后,就需要考慮兩種狀態(tài)的切換。操作系統(tǒng)不允許用戶程序工作在核心態(tài),但用戶程序又需要某些核心態(tài)的功能,因此在操作系統(tǒng)中需要某些方法實(shí)現(xiàn)從用戶態(tài)進(jìn)入核心態(tài),這種方法就是中斷和異常。當(dāng)發(fā)生中斷和異常時(shí),運(yùn)行用戶態(tài)的CPU會立即進(jìn)入核心態(tài),這是通過硬件實(shí)現(xiàn)的,比如用某個(gè)特殊寄存器的某一位表示CPU工作狀態(tài),0表示核心態(tài),1表示用戶態(tài)。
- 中斷
中斷也成為外中斷,指來自CPU執(zhí)行指令以外的時(shí)間發(fā)生,如I/O中斷,時(shí)鐘中斷等。這一類中斷通常與當(dāng)前運(yùn)行程序無關(guān)。
- 異常
異常也成為內(nèi)中斷,指源于CPU執(zhí)行指令內(nèi)部的事件,如程序的非法操作碼,地址越界等,對異常的處理一般依賴于當(dāng)前程序的運(yùn)行現(xiàn)場,且異常不能被屏蔽,一旦出現(xiàn)需要立即處理。
- 系統(tǒng)調(diào)用
系統(tǒng)調(diào)用指用戶在程序中調(diào)用操作系統(tǒng)提供的一些子功能,這些系統(tǒng)調(diào)用一般包括設(shè)備管理,文件管理,進(jìn)程控制,進(jìn)程通信,內(nèi)存管理。系統(tǒng)調(diào)用的功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)資源和進(jìn)程管理等操作,需要某些特權(quán)指令才能完成。
用戶可以執(zhí)行陷入指令(訪管指令)發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用,請求操作系統(tǒng)提供服務(wù)。