内核模式 vs 用户模式

海豚浏览器 2013.5. 10 号 实习生笔试 第一选择题

有关os内核模式正确的是：

内核模式中所有进程共享同一个地址空间

系统调用一定会切换到内核模式中执行

内核模式中未处理的异常会导致系统崩溃

驱动程序主要是在内核模式中执行

32位x86系统，每个进程的空间是4GB，即地址0x00000000到0xFFFFFFFF。
为了高效调用，Windows会把操作系统的内核数据和代码映射的系统中所有进程的进程空间中。因此4GB空间被划分为两个区域：用户空间和系统空间，默认大小为各2GB。

为了保护映射到进程空间的系统代码和数据，Windows提供了权限控制机制。也就是两种访问模式：用户模式和内核模式。
处理器在硬件一级保证高优先级别的数据和代码不会被低优先级破坏。
对x86处理器来说，没有任何寄存器表明处理器当前处于何种模式下，优先级知识代码或数据所在的内存段或页的一个属性

模式切换的两种方式：软中断、快速系统调用指令

用户模式：

通过windows启动的任何一个进程都在用户模式（user mode）下运行，在这种模式下的进程不能访问其它进程的资源，除非通过API调用。在这种模式下运行的程序不能处理中断（interrupts）和环境切换（context switching）。

 

中断（interrupts）：

CPU在运行时经常被一些事件打断（interrupt），如计时器，键盘，硬盘等。这些事件就叫做中断（interrupts）。操作系统内核必须创建一些中断处理器（interrupts handlers）来处理这些事件。因此，当中断出现时，操作系统就会停止当前执行的程序并转入内核模式来之中中断处理器来处理这些事件。事件处理器会保存当前CPU的状态，处理事件，恢复CPU的状态，从而使得CPU可以继续前面运行的程序。

当一个程序希望调用windows API时，它就会触发一个中断（interrupt），从而使CPU进入内核模式来执行所要求的API。在API调用结束后，CPU会切换回用户模式并继续执行先前的程序。

 

环境切换（Context switching）

环境切换是由操作系统来执行的，环境切换的步骤如下：

（1）保存当前程序的运行状态

（2）指出下一个将要运行的程序

（3）恢复另一个进程的状态