1.1.1 定義：什麼是使用者態和核心態？
kernel 執行在超級許可權模式（supervisor mode）下，所以擁有很高的許可權。按照許可權管理的原則，多數應用程式應該執行在最小許可權下。因此，很多作業系統，將記憶體分成了兩個區域：
1.1.2 使用者態和核心態
使用者空間中的**被限制了只能使用乙個區域性的記憶體空間，我們說這些程式在使用者態（user mode）執行。
核心空間中的**可以訪問所有記憶體，我們稱這些程式在核心態（kernal mode）執行。
系統呼叫過程
如果使用者態程式需要執行系統呼叫，就需要切換到核心態執行。下面我們來講講這個過程的原理。
如上圖所示：核心程式執行在核心態（kernal mode），使用者程式執行在使用者態（user mode）。當發生系統呼叫時，使用者態的程式發起系統呼叫。因為系統呼叫中牽扯特權指令，使用者態程式許可權不足，因此會中斷執行，也就是 trap（trap 是一種中斷）。
發生中斷後，當前 cpu 執行的程式會中斷，跳轉到中斷處理程式。核心程式開始執行，也就是開始處理系統呼叫。核心處理完成後，主動觸發 trap，這樣會再次發生中斷，切換回使用者態工作。
1.2.1 中斷機制的產生
早期計算機各個程式只能序列執行、系統資源利用低。為了解決上述問題，人們就發明了作業系統，引入了中斷機制，實現了多道程式的併發執行，提高了系統資源的利用率。
中斷是多程式併發執行的前提條件。
(1) 以兩個程序併發執行為例，程序1在使用者態執行了一段時間後，cpu會接收到計時部件（作業系統核心的時鐘管理部件）發出的中斷訊號，表示程序1已經用完了乙個時間片，cpu會切換到核心態，把cpu的使用許可權交還給作業系統，作業系統核心就會對剛才的中斷進行處理，作業系統知道程序1的時間片用完，就需要切換程序，在完成切換程序的一系列工作後，作業系統又會將cpu的使用權交還給使用者程序。
(2) 接著程序2拿到cpu執行權就會在使用者態下執行，程序2執行一段時間後，程序2發出系統呼叫（內中斷訊號），請求輸出，主動要求作業系統介入工作，cpu會立即切換到核心態，把許可權交還給作業系統，作業系統核心接管程序2系統呼叫請求，呼叫io裝置開始輸出工作，然後作業系統交還cpu執行權，io裝置也會並行執行，程序2需要等待io操作完成，所以程序1拿到cpu執行權開始執行。當執行一段時間後，io操作完成，io裝置向cpu傳送乙個中斷訊號，此時cpu由使用者態再次轉換為核心態，對剛才的中斷訊號處理，由於io操作完成，所以作業系統知道程序2可以恢復執行了，以完成後續工作，所以作業系統再次交還cpu執行權，讓程序2再次執行。
(1) 當中斷發生時，cpu立即進入核心態。
(2) 當中斷發生後，當前執行的程序暫停執行，並由作業系統核心對中斷程序處理。
(3) 對於不同的中斷訊號，會進行不同的處理。
1.2.2 中斷的本質
發生中斷就意味著需要作業系統介入，開展管理工作。
當發生了中斷，就意味著需要作業系統的介入，開展管理工作。由於作業系統的管理工作（**如程序切換、分配io裝置）需要使用特權指令，因此cpu要從使用者態轉換為核心態。**中斷就可以使cpu從使用者態轉換為核心態，使作業系統獲得計算機的控制權。因此，有了中斷，才能實現多道程式併發執行。
使用者態到核心態的轉換就是通過中斷機制實現的，並且中斷是唯一途徑。
核心態到使用者態的切換時通過執行乙個特權指令，將程式狀態字（psw）標誌位設定為使用者態。
1.2.3 中斷的分類
1.2.3.1 內中斷和關中斷
1.2.3.2 開中斷和關中斷
關中斷和開中斷其實就是像我們生活中的開關一樣。 關中斷是為了保護一些不能中途停止執行的程式而設計的，計算機的cpu進行的是時分復用，即每個時鐘週期內，cpu只能執行一條指令。在多道程式設計的環境下（就是我們通常所說的多個程式同時執行時），cpu是不斷地交替地將這些程式的指令一條一條的分別執行，這樣從巨集觀上看我們就感覺多個程式是在同時執行，但從微觀上看則是cpu在不同的時間段（極短）內執行著不同程式的單條指令。而cpu在這些指令之間的切換就是通過中斷來實現的。
關中斷就是為了讓cpu在一段時間內執行同一程式的多條指令而設計的，比如在出現了非常事件後又恢復正常時，cpu就會忙於恢復非常事件出現之前計算機的工作環境（通常叫做恢復現場），在恢復現場的時候，cpu是不允許被其他的程式打擾的，此時就要啟動關中斷，不再相應其他的請求。當現場恢復完畢後，cpu就啟動開中斷，其他等待著的程式的指令就開始被cpu執行，計算機恢復正常。
1.2.4 中斷的處理過程
【中斷遮蔽】
【中斷優先順序】
不同型別的作業系統有不同的中斷優先順序
【中斷的巢狀處理】
【多中斷的響應與處理】
【多重中斷處理-1】
【多重中斷處理-2】
1.2.5 中斷、異常和系統異常區別
1.2.5 總結
(1) 中斷是為了實現多道程式併發執行而引入的一種技術。
(2) 中斷的本質就是發生中斷時需要作業系統介入開展管理工作。
(3) 發生cpu會立即進入核心態，針對不同的中斷訊號，採取不同的處理方式。
(4) 中斷是cpu從使用者態進入核心態的唯一途徑。
(5) 中斷分為內中斷和外中斷。
(6) 程序中斷時，作業系統會儲存cpu的執行環境，如程式狀態字（psw）、程式計數器、各種通用暫存器，這是為了當程序再次執行時可以從中斷的狀態處繼續執行。
核心態和使用者態
在核心態下，cpu可執行任何指令，在使用者態下cpu只能執行非特權指令。當cpu處於核心態，可以隨意進入使用者態 而當cpu處於使用者態，只能通過中斷的方式進入核心態。一般程式一開始都是執行於使用者態，當程式需要使用系統資源時，就必須通過呼叫軟中斷進入核心態。當乙個任務 程序 執行系統呼叫而陷入核心...
核心態和使用者態
複習的時候發現 作業系統 書上竟然沒有找到使用者態和核心態的概念，還納悶了半天以為是自己上課的時候沒有認真聽講.核心態 cpu可以訪問記憶體所有資料,包括外圍裝置,例如硬碟,網絡卡.cpu也可以將自己從乙個程式切換到另乙個程式 使用者態 只能受限的訪問記憶體,且不允許訪問外圍裝置.占用cpu的能力被...
使用者態和核心態
從巨集觀上來看，linux作業系統的體系架構分為使用者態和核心態。核心從本質上看是一種軟體 控制計算機的硬體資源，並提供上層應用程式執行的環境。使用者態即上層應用程式的活動空間，應用程式的執行必須依託於核心提供的資源，包括cpu資源 儲存資源 i o資源等。為了使上層應用能夠訪問到這些資源，核心必須...