中断
中断是操作系统内核获取CPU的唯一方法，正常情况下，CPU会执行用户程序，当内核需要执行行，可以通过中断让内核获取CPU的执行权；
中断的引入是为了程序的并发，当时间片用完，需要进行进程切换的操作，这个操作必须由内核完成，所以发出一个中断让内核获得CPU的执行权，此时CPU处于内核态；
内核态->用户态：执行一条特权指令——修改PSW的标志位为“用户态”，这个动作意味着操作系统 将主动让出CPU使用权
用户态->内核态： 由“中断”引发，硬件自动完成变态过程，触发中断信号意味着操作系统将强行夺 回CPU的使用权
内核态：
CPU可以访问所有资源，包括所有内存，网卡等硬件资源；
用户态：
CPU只能受限制的访问部分内存，并且不能直接访问硬件资源；
特权指令：
指特殊权限的指令，这些指令的权限很大，只能由内核调用，如果使用不当，极易造成系统奔溃，常见特权指令的功能有：清内存、置时钟、分配系统资源、修改虚存的段表和页表，修改用户的访问权限等
PSW - 程序状态字 - program status word：
一个用于表示系统运行状态的字段，一般用一个寄存器表示，程序状态字PSW（Program Status Word）包括的状态位有：
- 进位标志位（CF）、
- 结果为零标志位（ZF）、
- 符号标志位（SF）、
- 溢出标志位（OF）、
- 陷阱标志位（TF）、
- 中断使能（中断屏蔽）标志位（IF）、
- 虚拟中断标志位（VIF）、
- 虚拟中断待决标志位（VIP）、
- I0特权级别（IOPL）
中断的分类：
- 内中断：由CPU内部发出的中断，可以通俗的理解为异常；常见的内中断：
1. trap：由陷入指令引发，一般是用户程序主动故意触发，比如系统调用
2. fault：可修复故障，内核修复完成后会将CPU归还给用户程序，常见的可修复故障：缺页
3. abort：不可修复故障，直接停止该用户程序，常见的有：被除数为0，非法使用特权指令；
- 外中断：中断信号来自外部，与CPU无关；狭义上的中断
1. 时钟中断：设置一个计时器，到时间会发出一个中断让CPU去执行中断服务程序
2. IO中断：由硬件产生的中断
中断的原理：
CPU中断的实现大概分为两个部分：
1. 检查中断信号：
- CPU在执行指令时会检查是否有异常发生，比如尝试执行
特权指令,被除数为0，那么就会产生内中断 - CPU在执行完指令后，会检查是否有外中断信号
2. 响应中断信号：
- 如果检查到了中断信号，会通过
中断向量表查找对应中断处理程序的内存地址； -
保存当前进行的上下文环境，让CPU执行中断处理程序，中断处理完成后，恢复刚刚执行的进程；继续执行
中断向量表
注意：中断处理程序是内核程序，所以此时CPU处于内核态；
系统调用
在了解什么是系统调用之前，我们需要知道什么是操作系统，操作系统是计算机硬件和上层用户之间的接口，这里的上层用户可以是计算机的使用者，也可以是用户程序；
系统调用是操作系统提供给用户进程使用的接口，为了保证操作系统的安全，用户态进程无法访问某些资源，如果需要访问，必须通过系统调用借助内核来实现；
系统调用的功能：
系统中的各种资源都是由操作系统同一管理的，所以设计到资源的使用都必须借助系统调用来完成，比如：内存分配，文件读取，IO操作；这样可以保证系统的安全性，防止用户程序非法操作；
- 设备管理：设备的启动/释放
- 文件管理：文件的读写，创建，删除
- 进程控制：进程的创建，阻塞，挂起，撤销
- 进程通信：进程的消息传递
- 内存管理：内存的分配，回收
系统调用的实现：
系统调用的原理就是用户态发出一个陷入指令（trap指令，防管指令），触发一个中断，让内核在中断响应程序中去替用户程序做事情；
网友评论