1.6 操作系统的运行环境

1.中断和异常激活操作系统

由上面几节的描述，可以看出，操作系统内核代码运行的条件是通过中断或异常驱动和激活的。中断，又叫做外中断，是一些外部设备向CPU泄放的一个硬件信号，如各种外部设备的I/O完成中断、时钟中断等，它与CPU执行的指令无关，是异步发生的，而且是可以被屏蔽的。当中断产生时，CPU响应中断，转入相应的中断处理程序执行。

异常又叫做陷入，是执行程序自己产生的，是同步发生的，而且是不可屏蔽的。其产生的条件是：① 由于程序错误，如程序的非法操作码、地址越界、除数为0，包括存储器管理中的页面失效等；② 由于程序请求操作系统服务和请求系统资源等使用系统调用。一旦产生，立即转操作系统处理。

操作系统内核代码运行在核心态，主要是在中断或异常发生时嵌入到用户进程中运行的。当中断或异常发生时，保护当前进程的运行现场信息，将CPU的控制权交给操作系统内核。操作系统根据中断和异常产生的原因，进行相应处理。处理完成后，或者恢复被中断进程的现场，或者另选一个进程运行。

2.操作系统作为独立进程

操作系统的功能作为一组系统进程独立运行，称为服务器进程，如文件服务器进程、ftp进程等。用户进程与这些服务进程构成了client/server关系。除了内核极少部分代码在核心态运行外，大部分操作系统功能以独立系统进程运行在用户态。这就是微内核操作系统的特点。如美国的卡内基梅隆大学的MACH操作系统和Windows 2000/XP等操作系统就采用了这种运行模式。