操作系统中的特权指令与非特权指令详解

在操作系统课件中，"特权指令与非特权指令"这一章节探讨了操作系统内部指令管理的关键概念。特权指令和非特权指令是操作系统设计中区分的重要元素，它们根据权限和执行环境进行划分。 特权指令，顾名思义，是那些只有操作系统核心程序，通常是内核，才能访问和执行的指令。这些指令具有很高的权限，能够直接操控底层硬件资源，例如启动I/O设备、设置时钟、控制中断屏蔽位、清理内存、管理处理器状态字（PSW）等。这类指令的执行对于确保系统的稳定性和安全性至关重要，因为它们涉及到关键系统功能的执行。 非特权指令则相对较低权限，它们可以在用户态下执行，比如常规的程序处理和数据操作。这些指令不涉及直接的硬件控制，而是通过操作系统提供的接口间接完成。非特权指令的执行受到更严格的限制，以防止意外或恶意行为对系统造成破坏。 操作系统通过这种指令划分，实现了对资源的隔离和保护，确保了系统的正常运行。用户程序通常只能执行非特权指令，而特权指令的执行权只留给操作系统核心，这在多用户或多任务环境中起到了关键的隔离作用。 课程教师朱长征来自计算机信息安全系，强调了该课程的重要性，它是核心基础课程，并且是升学必考内容。课程涵盖了操作系统的基础理论，如操作系统形成和发展、提供的服务和用户接口、结构以及流行操作系统的介绍。学生需要学习和理解操作系统如何定义、目标、作用与功能，以及其在计算机系统中的层次结构和主要目标。 参考书目列出了几本权威教材，如《操作系统教程》、《计算机操作系统》、《操作系统概念》等，这些都是深入学习操作系统的好资源。通过学习，学生将掌握操作系统的基本概念，包括操作系统如何作为用户和硬件间的接口，以及如何作为资源管理者和服务提供者来提升系统效率和安全性。 整个课程设计注重实践，通过56个课堂和多次实验，帮助学生将理论知识转化为实际操作技能。此外，课程还设有定期的答疑时间，便于解决学生在学习过程中遇到的问题。 了解并熟练掌握特权指令与非特权指令的区别是理解和设计安全、高效操作系统的关键一步，对未来的IT专业人士来说，这是必不可少的基础知识。