CPU从用户模式切换到内核模式：它究竟做了什么？它是如何实现这种转变的？

Question

CPU 从用户模式切换到内核模式：它到底是做什么用的？它是如何实现这种转变的？

修改

即使它依赖于架构，请给我一个答案。该架构取决于您。告诉我你所了解的架构。

我想知道所有事情将涉及到什么。

Answer 1

注意：这主要与x86架构有关。这是一个有点简化的解释。

转换通常由以下原因之一引起：

• 错误（例如页面错误或执行指令导致的其他异常）
• 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数字，用于索引此表。

从该表中，CPU可以确定要运行的中断处理程序。

作为转换的一部分，以下更改（通常）生效：

• 切换到内核堆栈
• 保存EFLAGS
• 保存代码段选择器和EIP。
• 堆栈段选择器和堆栈指针已保存
• 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（处理程序的作业）

您现在处于内核模式。

希望有所帮助：）

Answer 2

这是系统依赖的，但通常的机制是一些用户态操作导致软件中断。该中断使处理器切换模式并跳转到内核代码，然后内核代码检查程序尝试执行的操作（系统调用？），然后执行请求的操作并跳转回用户模式代码。除了软件中断之外的其他机制也可能导致转换;例如，在抢占式多任务系统中，定时器中断可能会触发调度程序运行。

Answer 3

我的理解是，任何段寄存器具有两个LSB为零的程序将以内核模式运行，而其段寄存器具有两个LSB = 1的任何程序将在用户模式下运行。实际上，段rgeisters的两个LSB定义了Priviledge Level（0最高到3最低）

因此，要使prgram在内核模式下运行，您必须将段寄存器设置为0010 hex（我相信）。我不确定如何在不重写其他内容的情况下将程序放在该内存空间中 - 换句话说，链接器如何确保？ 此外，如果要从用户模式代码调用内核模式代码，则必须弄清楚如何传递参数 - 它们不使用相同的内存空间，因此无法通过内存引用传递数据。我想你必须把它传递给寄存器。

如果任何人都能填补上述空白，我将非常感激。

Answer 4

在Windows中，当您进行系统调用时，库例程会调用驻留在操作系统地址空间中的内核入口点。它通过执行特定于此目的的指令（例如 sysenter ）将CPU带入管理程序模式。它的作用主要是在标志寄存器中设置一个位。这使操作系统能够使用特权指令。