异常流控制

在硬件层，异常是由处理器中的事件触发的控制流中的突变。控制流传递给一个软件处理程序（异常处理程序），该处理程序进行一些处理，然后根据引起异常的事件的类型，返回控制给被中断的控制流或终止被中断的控制流。

在操作系统层，内核中ECF提供进行的基本概念。进程提供给应用程序两个重要的抽象：（1）逻辑控制流，它提供给每个程序一个假象，好像是在独占地使用处理器；（2）私有地址空间，它提供给每个程序一个假象，好像它是在独占地使用主存。

 

用户模式和内核模式

内核模式：一个运行在内核模式的进程可以执行指令集中的任何指令，并且可以访问系统中任何存储器位置。

用户模式：用户模式中的进程不允许执行特权指令，比如停止处理器、改变模式位（某个控制寄存器中的一个bit，用于控制进程在两种模式间的切换）或发起一个I/O操作，也不允许直接引用地址空间中内核区的代码和数据。

运行应用程序代码的进程初始时是在用户模式中的。进程从用户模式变为内核模式的唯一方法是通过诸如中断、故障或陷入系统调用这样的异常。当异常处理完成后，处理器就把模式从内核模式改回到用户模式。

普通的函数调用运行在用户模式中，系统调用运行在内核模式。

 

用户模式

内核模式

CPU特权模式

非特权模式

特权模式

可访问的CPU寄存器

非特权模式的寄存器

所有寄存器

可使用的CPU指令集

非特权模式指令

所有指令

可访问地址空间

用户态地址空间

用户态地址空间、内核系统地址空间

 

上下文：上下文就是内核重新启动一个被抢占的进程所需的状态。它由一些对象的值组成，这些对象包括通用目的寄存器、浮点寄存器、程序计数器、用户栈、状态寄存器、内核栈和各种内核数据结构。

上下文切换：（1）保存当前进程的上下文 ，（2）恢复某个先前被抢占的进程被保存的上下文 ，（3）将控制传递给这个新恢复的进程。


运行Linux的CPU在任何时候只会处于四种状态之一：
１.在处理一个硬中断
２.在处理一个软中断状态
３.运行在内核态，但有进程上下文，即与一个进程相关
４.运行在用户态进程
１、２和３运行于内核空间的，而４是在用户空间。其中除了４，其它状态只可以被在其上的状态抢占。