使用户模式,电脑系统用户模式

2024-05-21 08:00:15

使用户模式,电脑系统用户模式

CPU虚拟化就是对系统中的有限的物理CPU进行虚拟化，让系统中的多道程序都误认为自己占用了CPU资源。

CPU虚拟化的关键是对运行程序的抽象，即进程的概念，然后，系统需要保证多个进程可以独立的、不受干扰的运行，最后CPU如何调度这些进程，合理利用有限的CPU资源。

进程就是运行的程序，是程序在某一个数据集上的执行过程。

阻塞状态也可以直接进入运行状态，这取决于系统的调度策略。

有了进程之后，我们可以让一个进程运行一段时间，然后切换另外一个进程运行一段时间，因为CPU的速度很快，所以看起来这些进程就像在同时运行一样。

现在的问题是，我们怎么样实现快速的进程切换，即性能问题。还有一个问题，操作系统必须拥有绝对的控制权，如何才能实现系统在执行用户程序的时候，操作系统还能重新获得CPU控制权呢？即 控制权 问题。

CPU存在两种模式（硬件支持）： 用户模式 和 内核模式 。用户模式下运行的程序需要执行陷阱指令，才能进入内核模式。由于加入了硬件机制，此时操作系统可以掌控CPU。

时钟中断 ——操作系统打断正在运行的进程，获得CPU控制权。

中断发生时，硬件可以捕获到中断号，利用中断向量表（上图中的陷阱表），找到处理此中断的处理程序。

上下文切换：操作系统为当前正在执行的进程保存一些寄存器的值，并为即将执行的进程恢复一些寄存器的值。

请注意，在此协议中，有两种类型的寄存器保存/恢复。第一种是发生时钟中断的时候。在这种情况下，运行进程的用户寄存器由硬件隐式保存，使用该进程的 内核栈 。第二种是当操作系统决定从A切换到B。在这种情况下，内核寄存器被软件（即OS）明确地保存，但这次被存储在该进程的 进程结构的内存（进程控制块PCB） 中。后一个操作让系统从好像刚刚由A陷入内核，变成好像刚刚由B陷入内核。

Linux 中的各种栈：进程栈线程栈内核栈中断栈

一个评价指标：周转时间——任务完成时间减去任务到达时间。

另外一个评价指标： 响应时间 ——从任务到达系统到首次运行的时间。 交互性。

1．编写一个调用fork()的程序。在调用fork()之前，让主进程访问一个变量（例如x）并将其值设置为某个值（例如100）。子进程中的变量有什么值？当子进程和父进程都改变x的值时，变量会发生什么？

2．编写一个打开文件的程序（使用open()系统调用），然后调用fork()创建一个新进程。子进程和父进程都可以访问open()返回的文件描述符吗？当它们并发（即同时）写入文件时，会发生什么？

3．使用fork()编写另一个程序。子进程应打印“hello”，父进程应打印“goodbye”。你应该尝试确保子进程始终先打印。你能否不在父进程调用wait()而做到这一点呢？

4．编写一个调用fork()的程序，然后调用某种形式的exec()来运行程序/bin/ls。看看是否可以尝试exec()的所有变体，包括execl()、execle()、execlp()、execv()、execvp()和execvP()。为什么同样的基本调用会有这么多变种？

5．现在编写一个程序，在父进程中使用wait()，等待子进程完成。wait()返回什么？如果你在子进程中使用wait()会发生什么？

6．对前一个程序稍作修改，这次使用waitpid()而不是wait()。什么时候waitpid()会有用?

7．编写一个创建子进程的程序，然后在子进程中关闭标准输出（STDOUT_FILENO）。如果子进程在关闭描述符后调用printf()打印输出，会发生什么？

8．编写一个程序，创建两个子进程，并使用pipe()系统调用，将一个子进程的标准输出连接到另一个子进程的标准输入。

1、管理员密码忘记了，重设一下密码就可以了。将Mac关机，然后重新开机，按下电源键的同时，立刻按住键盘上的command键+R键不要松手。