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进程创建内核态还是用户态?windows 内核态 用户态

进程创建内核态还是用户态?

一个应用程序启动后会在内存中创建一个执行副本,这就是进程。Linux 的内核是一个 Monolithic Kernel(宏内核),因此可以看作一个进程。也就是开机的时候,磁盘的内核镜像被导入内存作为一个执行副本,成为内核进程。

进程创建内核态还是用户态?windows 内核态 用户态-图1

进程可以分成用户态进程和内核态进程两类。用户态进程通常是应用程序的副本,内核态进程就是内核本身的进程。如果用户态进程需要申请资源,比如内存,可以通过系统调用向内核申请。

什么是内核态与用户态?为什么需要区别出二态?系统如何区分出二态?

当一个任务(进程)执行系统调用而陷入内核代码中执行时,我们就称进程处于内核运行态(或简称为内核态)。

此时处理器处于特权级最高的(0级)内核代码中执行。当进程处于内核态时,执行的内核代码会使用当前进程的内核栈。每个进程都有自己的内核栈。当进程在执行用户自己的代码时,则称其处于用户运行态(用户态)。即此时处理器在特权级最低的(3级)用户代码中运行。当正在执行用户程序而突然被中断程序中断时,此时用户程序也可以象征性地称为处于进程的内核态。因为中断处理程序将使用当前进程的内核栈。这与处于内核态的进程的状态有些类似。

windows系统怎么区分系统态和用户态?

在CPU中运行的操作系统程序和用户程序对应的机器指令集是不同的。操作系统程序使用所有指令,但用户程序只能使用部分指令。从资源管理和程序控制执行的角度出发,将指令系统分为两大部分:特权指令和非特权指令。在程序执行时,根据执行程序对资源和机器指令的使用权限,把机器设置为两个状态:核心态和用户态。   也就是说,当系统处于核心态时,就可以使用所有指令、资源,并具备改变CPU状态的能力;而当CPU在用户态时,只能使用非特权指令。   如果CPU执行用户程序时(用户态)出现了中断,系统将自行转到中断处理程序,CPU就由用户态转换到核心态;中断处理结束后,返回继续执行用户程序,此时CPU又由核心态转到用户态。

核心态用户态切换到内核态的方式有哪些?

(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,例如Linux的int 80h中断。

进程创建内核态还是用户态?windows 内核态 用户态-图2

(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。

这3种方式是系统在运行时由用户态转到内核态的最主要方式,其中系统调用可以认为是用户进程主动发起的,异常和外围设备中断则是被动的。

进程创建内核态还是用户态?windows 内核态 用户态-图3

具体的切换步骤:

① 从当前进程的描述符中提取其内核栈的ss0及esp0信息。

②使用ss0和esp0指向的内核栈将当前进程的cs,eip,eflags,ss,esp信息保存起来,这个过程也完成了由用户栈到内核栈的切换过程,同时保存了被暂停执行的程序的下一条指令。

③ 将先前由中断向量检索得到的中断处理程序的cs,eip信息装入相应的寄存器,开始执行中断处理程序,这时就转到了内核态的程序执行了。

到此,以上就是小编对于内核和用户态的问题就介绍到这了,希望介绍的4点解答对大家有用,有任何问题和不懂的,欢迎各位老师在评论区讨论,给我留言。

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