机制：受限直接执行

这里的受限的意思是进程的某些行为，这里的直接执行就是直接执行的意思。

这个题目可以翻译成，对于进程想要做一些对系统可能存在威胁的操作的时候，操作系统应该怎么去限制它的行为，保证它不把系统或者机器搞坏。

为什么我们需要机制，也就是受限直接执行

• 操作系统通过时分共享（time sharing）CPU，来实现虚拟化
• 实现中会遇到一些问题
  1. 性能问题，如何在不增加系统开销的情况下实现虚拟化
  2. 控制权：在保证进程运行的同时保持对系统的控制

也就是说，如何高效可控的实现CPU的虚拟化是机制，也就是受限的直接执行想要解决的问题。

首先是无限制的直接执行

• 在进程列表中为要执行的进程创建一个进程条目，为其分配一些内存，并将程序代码加载到内存中，找到程序入口并开始执行，在执行的过程中，操作系统对运行的程序没有任何的限制。
• 会产生的问题
  1. 如何”监督“这个程序，保证他不做我们不希望他做的事情
  2. 如何让这个程序停下来并切换到另一个程序。

利用用户模式和核心模式来解决我们所面临的问题

• 在用户模式下，所有运行的代码都会受限制，这些代码无法直接使用系统的核心功能，如I/0请求。如果它这样做了，系统就有可能终止这个进程。在用户模式下只能执行非特权的操作，而不能执行特权操作
• 在内核模式下，代码可以执行任何操作指令，操作系统就是以内核模式进行的。在核心模式下可以执行特权操作。
• 为了方便用户执行某些不会危及系统特权操作（比如磁盘读取），操作系统提供了系统调用，允许这些操作。
• 那么系统调用是如何被执行的呢？
  • 要想执行系统调用，程序必须执行特殊的陷阱指令。从用户模式转换为核心模式，开始执行
  • 执行完成之后，操作系统调用一个特殊的从陷阱返回的指令，回到用户模式
  • 注意在执行陷阱指时，要确保所有寄存器的内容被保存起来。
• 陷阱如何知道在OS内运行那些代码？
  • 内核通过在启动时设置陷阱表来实现。这也是一个特权指令。