6.1 受限制的直接执行

6.1 受限制的直接执行

受限制的直接执行：分成两部分来进行阐述“直接执行”和“受限制的操作”

直接执行协议

操作系统	程序
在进程列表上创建条目 微程序分配内存 将程序加载到内存 根据 argc/argv 设置程序栈
清除寄存器 执行call main()方法
	执行main() 从main中执行return
释放进程的内存 将PCB从进程列表移除

受限制的操作

处理器模式

处理器模式（一）：用户模式。

在用户模式下，运行的代码会受到限制，例如：在用户模式下运行时，进程不能发出I/O请求。如果执行特权代码，会引发异常，操作系统可能会终止进程。

处理器模式（二）：内核模式

操作系统（内核）在内核模式下运行。在该模式下，运行的代码可以进行特权操作。

系统调用

用户进程希望执行特权操作：系统调用

它允许内核小心地向用户程序暴露某些关键功能，例如访问文件系统、创建和销毁进程、与其他进程通信、分配内存等。

系统调用过程：执行系统调用，程序必须执行特殊的陷阱指令。该指令跳入内核并将处理器模式转变为内核模式，然后执行系统调用的功能。完成之后，操作系统调用一个特殊的从陷阱返回指令，返回用户程序的同时，将处理器模式转变为用或是。

陷阱表

陷阱表存放各个系统调用（系统调用本身也是程序）的入口地址。内核在启动时设置陷阱表。

C的系统调用

C语言的许多库函数就是系统调用，比如open()、read()等。它们看起来是函数的调用，在更底层（真正的系统调用）的部分，使用的是汇编手工编码，因为要仔细遵循约定，一边正确处理参数和放回置。

受限制的直接执行

操作系统@启动时（内核模式）	硬件	用户程序（用户模式）
初始化陷阱表	记住系统调用处理程序的地址
在进程列表上创建条目 微程序分配内存 将程序加载到内存 根据 argc/argv 设置程序栈 用寄存器/程序计数器填充内核栈 从陷阱返回
操作系统@运行时（内核模式）	硬件	用户程序（用户模式）
从内核栈恢复寄存器 转向用户模式 跳转到main
		运行main ... 调用系统调用 陷入操作系统
	将寄存器保存到内核栈 转向内核模式 根据陷阱表跳到陷阱处理程序
处理陷阱 做系统调用的工作 从陷阱返回
	从内核栈恢复寄存器 转向用户模式 跳回用户程序调用
		...... 从main返回 陷入系统调用(通过exit())
释放进程的内存 将PCB从进程列表移除