中断

用户进程不可以直接操作系统资源，因为如果给予进程的权利过大，可能会出现一些非法的访问，导致系统处于不安全的状态。基于这种原因，将系统所处状态分为用户态和内核态：

当一个用户进程需要访问硬件资源时，需要进行系统调用，让操作系统去访问硬件资源，然后将结果返回给用户进程。系统调用相当于内核提供给用户的一套 API，通过 API 可以间接完成对硬件的访问

在系统启动时内核会设置好陷阱表，该表中存放了陷阱类型和内核代码位置的对应关系，也就是如果执行到陷阱 A，就会去执行陷阱 A 对应的内核代码

当用户线程系统调用时，会执行特殊的陷阱指令，该指令会从用户态转化到内核态，进而去执行该陷阱对应的内核代码。当操作系统执行完对应代码后，会从内核态转化到用户态

操作系统也算是一种软件，在单核 CPU 中，如果用户进程在 CPU 上执行，那么操作系统是无法执行滴，只有当用户态转化到内核态，操作系统才可以在 CPU 上执行。所以系统调用不仅从用户态转化到内核态，而且还相当于进行了一次上下文切换，从用户进程切换到操作系统进程

下面是通过系统调用完成上下文切换的过程：

对系统资源的访问、上下文切换等操作都需要操作系统来执行。系统调用可以从用户态切换到内核态，让控制权重新回到操作系统手中，但如果一个进程始终都不进行系统调用呢？那就会出现一直不能切换到内核态，从而卡死的情况

为了避免这种情况的发生，提出了时钟中断。时钟设备可以每隔几毫秒就生成一次中断，中断产生时，当前正在运行的程序停止，操作系统中预先配置的中断程序会运行，此时操作系统重新获得了 CPU 的控制权

下面是通过时钟中断完成上下文切换的过程：

在处理中断时，中断处理程序会将中断关闭，如果处理时间过长，可能会丢失其它设备的中断信号。为了避免丢失中断信号，将原来的整个中断过程分为两部分：

可以将第一部分看作是硬中断，也就是会关闭中断的中断；可以将第二部分看作是软中断，也就是不会关闭中断的中断。软中断可以大大降低中断信号丢失的风险