CPU從用戶模式切換到內核模式：它究竟做了什么？ 它是如何實現這種轉變的？

Question

CPU從用戶模式切換到內核模式：它究竟做了什么？ 它是如何實現這種轉變的？

編輯：

即使它依賴於架構，請給我一個答案。 該架構取決於您。 告訴我你所了解的架構。

我想知道所有事情將涉及到什么。

Answer 1

注意：這主要與x86架構相關。 這是一個有點簡化的解釋。

過渡通常是由以下原因之一引起的：

• 故障（例如頁面錯誤或執行指令導致的其他異常）
• 中斷（例如鍵盤中斷或I / O整理）
• 陷阱（例如系統調用）

通常發生的是系統檢查中斷描述符表（IDT）。 每個異常（中斷，故障等）都有一個與之關聯的數字，用於索引此表。

從該表中，CPU可以確定要運行的中斷處理程序。

作為轉換的一部分，以下更改（通常）生效：

• 切換到內核堆棧
• EFLAGS已保存
• 保存代碼段選擇器和EIP。
• 堆棧段選擇器和堆棧指針已保存
• 開始執行中斷處理程序
• 保存通用寄存器（處理程序的工作）
• 段選擇器更改為內核選擇器（處理程序的工作）

你現在處於內核模式。

希望有幫助:)

Answer 2

這是系統依賴的，但通常的機制是一些userland操作導致軟件中斷。 該中斷使處理器切換模式並跳轉到內核代碼，然后內核代碼檢查程序嘗試執行的操作（系統調用？），然后執行請求的操作並跳轉回用戶模式代碼。 除了軟件中斷之外的其他機制也可能導致轉換; 例如，在搶占式多任務系統中，定時器中斷可能會觸發調度程序運行。

Answer 3

我的理解是，任何段寄存器具有兩個LSB為零的程序將以內核模式運行，而其段寄存器具有兩個LSB = 1的任何程序將在用戶模式下運行。 實際上，段rgeisters的兩個LSB定義了Priviledge Level（0最高到3最低）

因此，要使prgram在內核模式下運行，您必須將段寄存器設置為0010 hex（我相信）。 我不確定如何在不重寫其他內容的情況下將程序放在該內存空間中 - 換句話說，鏈接器如何確保？ 此外，如果要從用戶模式代碼調用內核模式代碼，則必須弄清楚如何傳遞參數 - 它們不使用相同的內存空間，因此無法通過內存引用傳遞數據。 我想你必須把它傳遞給寄存器。

如果任何人都能填補上述空白，我將非常感激。

Answer 4

在Windows中，當您進行系統調用時，庫例程會調用駐留在操作系統地址空間中的內核入口點。 它通過執行特定於此目的的指令（例如sysenter）將CPU帶入管理程序模式。 它的作用主要是在標志寄存器中設置一個位。 這使操作系統能夠使用特權指令。