Lec03 OS Organization and System Calls

学生提问：之前提到，设置处理器中kernel mode的bit位的指令是一条特殊权限指令，那么一个用户程序怎么才能让内核执行任何内核指令？因为现在切换到kernel mode的指令都是一条特殊权限指令了，对于用户程序来说也没法修改那个bit位。 Frans教授：你说的对，这也是我们想要看到的结果。可以这么来看这个问题，首先这里不是完全按照你说的方式工作，在RISC-V中，如果你在用户空间（user space）尝试执行一条特殊权限指令（后面Frans那边的Zoom就断了，等他重新接入，他也没有再继续回答，所以后半段回答是我补充的）用户程序会通过系统调用来切换到kernel mode。当用户程序执行系统调用，会通过ECALL触发一个软中断（software interrupt），软中断会查询操作系统预先设定的中断向量表，并执行中断向量表中包含的中断处理程序。中断处理程序在内核中，这样就完成了user mode到kernel mode的切换，并执行用户程序想要执行的特殊权限指令。

基本上来说，page table定义了对于内存的视图，而每一个用户进程都有自己对于内存的独立视图。这给了我们非常强的内存隔离性。

所以，需要有一种方式能够让应用程序可以将控制权转移给内核（Entering Kernel）。

在RISC-V中，有一个专门的指令用来实现这个功能，叫做ECALL。ECALL接收一个数字参数，当一个用户程序想要将程序执行的控制权转移到内核，它只需要执行ECALL指令，并传入一个数字。这里的数字参数代表了应用程序想要调用的System Call