operating-system - 模式位在哪里？

Question

我刚刚在Silberschatz，p。的“操作系统概念”中阅读了此内容。 18：


称为模式位的位已添加到计算机的硬件中
指示当前模式：kernel（0）或user（1）。通过模式位，
我们能够区分代表执行的任务
操作系统和代表该操作系统执行的操作系统
用户。


模式位存储在哪里？

（这是CPU中的寄存器吗？您可以读取模式位吗？据我所知，CPU必须能够读取模式位。它如何知道哪个程序将模式位0设为0？特殊地址获取模式位0？谁设置模式位/如何设置？

Answer 1

请注意，您的问题在很大程度上取决于CPU的版本。尽管这种情况很少见，但您可能会遇到某些处理器，其中甚至没有这种用户级别/内核级别的概念。


cs寄存器还有另一个重要功能：它包含一个2位
字段，用于指定CPU的当前特权级别（CPL）。的
值0表示最高特权级别，而值3表示
最低的。 Linux仅使用级别0和3，分别是
称为内核模式和用户模式。


（摘自“了解Linux内核3e”的第2.2.1节）
另请注意，正如您可以清楚地看到的那样，这取决于CPU，并且会从一个CPU变为另一个CPU，但是通常来说，这个概念仍然有效。


谁设定的？通常，内核/ cpu和用户进程无法更改它，但让我在这里进行解释。

这是一个过分的简化，请不要原谅
假设已经加载了内核，并且第一个应用程序刚刚启动（第一个外壳程序），内核加载了该应用程序要启动的所有内容，设置了cs寄存器中的位（如果您正在运行x86），然后跳转到代码壳程序。

在此上下文中，shell将继续执行其所有指令，如果进程包含某些特权指令，则cpu将获取该指令并将不执行该指令。它将给出一个异常（硬件异常），该异常告诉内核有人试图执行特权指令，并且此处内核代码处理该作业（CPU将cs设置为内核模式并跳转到某个已知位置以处理此类错误） （也许终止该过程，也许还有其他事情）。

那么，一个进程如何做一些特权呢？例如与某个设备通话？
这里是系统调用；内核将为您完成这项工作。

发生了以下情况：
您可以在某些寄存器中设置所需的内容（例如，您要设置要访问的文件，文件位置为x，正在访问以进行读取等）（内核文档会告诉您），并且然后（在x86上）您将调用int0x80指令。

这会中断CPU，停止您的工作，将模式设置为内核模式，将IP寄存器跳转到具有为文件IO请求提供服务并从那里移出的代码的已知位置。
数据准备就绪后，内核会将这些数据设置在您可以访问的位置（内存位置，注册；这取决于CPU /内核/您所请求的内容），将cs标志设置为用户模式，然后跳回到您的指令位于it int 0x80指令旁边。

最终，每当发生切换时就会发生这种情况，内核会得到一些通知，从而使CPU终止当前的指令，更改CPU的状态并跳转到处理该事件的代码所在的位置。粗略地说，上面解释的过程适用于内核模式和用户模式之间的切换。