CPU从用户模式切换到内核模式：它到底有什么作用？它是如何实现这一转变的？

Question

中央处理器 从用户模式切换到内核模式：它到底有什么作用？它是如何实现这一转变的？

编辑：

即使它依赖于架构，也请给我一个答案。架构由您决定。告诉我你所知道的架构。

我想了解其中涉及的所有事情。

Answer 1

笔记：这主要与 x86 架构相关。这是一个稍微简化的解释。

这种转变通常是由以下原因之一引起的：

• 故障（例如执行指令引起的页面错误或其他异常）
• 中断（例如键盘中断或 I/O 完成）
• 陷阱（例如系统调用）

通常发生的情况是系统检查中断描述符表（IDT）。每个异常（中断、故障等）都有一个与之关联的编号，用于索引该表。

从该表中，CPU 可以确定要运行的中断处理程序。

作为过渡的一部分，以下更改（通常）会生效：

• 切换到内核堆栈
• EFLAGS 已保存
• 代码段选择器和EIP被保存。
• 保存堆栈段选择器和堆栈指针
• 开始执行中断处理程序
• 保存通用寄存器（处理程序的工作）
• 段选择器更改为内核选择器（处理程序的工作）

您现在处于内核模式。

希望有帮助:)

Answer 2

这是依赖于系统的，但通常的机构是一些用户态操作导致软件中断。这使得中断处理器切换模式，并跳入内核代码，然后检查什么程序正在试图做的（系统调用？），然后做请求的操作并跳转回给用户模式代码。除了软件中断可能会导致过渡以及其他机制;例如在一个抢先多任务系统中，定时器中断可能会触发调度来运行。

Answer 3

我理解的是任何其程序段寄存器有两个LSB为零将在内核模式下运行，而任何程序，其段寄存器有两个LSB = 1将在用户模式下运行。事实上，该段rgeisters的两个LSB定义特权级别（0最高至3最低）

因此，为了在内核模式下运行prgram您必须设置段寄存器是0010十六进制（我相信）。我不知道如何在不覆盖别的内存空间放置一个程序 - 换句话说，如何链接器确保？ 另外，如果你想调用从用户模式代码的内核模式的代码，你必须弄清楚如何传递参数 - 他们没有使用相同的内存soace，所以无法通过内存引用传递数据。我想你必须把它在寄存器中传递。

如果anynody可以在上述填补空白，我将不胜感激。

Answer 4

在Windows中，当你做一个系统调用，库调用程序驻留在操作系统地址空间中的内核入口点。它反过来通过执行一个指令特定用于此目的的占用CPU进入管理程序模式，如 SYSENTER 。它的作用主要是在设置标志位寄存器。这使得OS使用特权指令。