用户态 内核态

参考

内核态

代码不受限制，自由访问任何有效地址，进行直接端口访问
对应ring0
留给操作系统代码，设备驱动程序代码使用的

用户态

受处理器诸多检查，只能访问映射其地址空间的页表项中规定的在用户态下可访问页面的虚拟地址，且只能对任务状态段（TSS）中I/O许可位图（I/O Permission Bitmap）中规定的可访问端口进行直接访问
对应ring3
普通用户程序使用

Ring0-Ring3

intel三种级别的运行模式，ring0级别最高，ring3级别最低，

用户态到内核态的切换

访问调用门的长转移指令CALL

访问中断门或陷阱门的INT指令

中断，软中断，系统调用

中断

硬件中断：来自时钟，外设
可编程中断：programmed interrupt，执行引起软件中断的指令。
例外中断：如页面错。
都由系统负责处理。当发生一个中断时，如果CPU正在比该中断级低的处理机运行级上运行，它就在解码下条指令之前，接受该中断，并提高处理机运行级。内核处理中断的操作顺序如下：
1，对于正在进行的进程，保存其当前寄存器上下文，并创建压入一个新的上下文层。
2，确定中断源，识别中断类型。如是时钟或磁盘的。
3，查找中断向量。当系统接受一个中断时，它从机器中得到一个数，系统把这个作为查表的偏移量。这个表通常成为中断向量（interrupt vector）。中断向量的内容包括各种中断源的中断处理程序的地址，以及中断处理程序取得参数的方式。
4，内核调用中断处理程序。
5，中断处理程序执行那个返回，恢复（弹出）前一上下文层。

软中断

软中断通知进程发生了异步事件。
系统有个进程表，每个进程在进程表中有有个进程表项，每个进程表项有个软中断信号字段，纪录发向一个进程的所有未处理的软中断信号。
当一个进程即将从核心态返回到用户态时，或它要进入或离开一个适当的低调度优先级时，内核要检查它是否收到了一个软中断信号。
内核仅当一个进程从核心态返回到用户态时才处理软中断信号。

系统调用

我们在C程序中调用系统调用好像是个一般的函数调用，当实际上调用系统调用会引起用户态到核心态的状态变化，这是怎么做到的呢？
原来，C编译程序采用一个预定义的函数库（C之程序库），其中的函数具有系统调用的名字，从而解决了在用户程序中请求系统调用的问题。这些库函数一般都执行一条指令，该指令将进程的运行方式变为核心态，然后，使内核开始为系统调用执行代码。我们称这个指令为操作系统陷入（operating system trap）。
系统调用的接口是一个中断处理程序的特例。
在处理操作系统陷入时，
1，内核根据系统调用号查系统调用入口表，找到相应的内核子程序的地址。
2，内核还要确定该系统调用所要求的参数个数。
3，从用户地址空间拷贝参数到U区（Unix V）。
4，保存当前上下文，执行系统调用代码。