6.1 基本技巧：受限直接执行

6.2 问题1：受限制的操作

直接执行的明显优势是快速。该程序直接在硬件CPU上运行。但是如果进程希望执行某种受限操作(如向磁盘发出I/O请求或获得更多系统资源(如CPU或内存))，该怎么办？

为了防止任何用户进程向磁盘发出I/O等越权行为的操作，我们引入一种新的处理器模式，称为用户模式。在用户模式下运行的代码会受到限制。例如，在用户模式吓，进程不能发出I/O请求。

内核模式下运行的代码可以做受限指令。

• 如果用户希望执行特权操作，就要执行系统调用

要执行系统调用，程序必须执行特殊的陷阱指令。该指令同时跳入内核并将特权级别提升到内核模式。返回时回到用户模式。

• 陷阱如何知道在OS内运行那些代码

6.3 问题 2：在进程之间切换

如果一个进程在CPU上运行，这就意味着操作系统没有运行。如果操作系统没有运行，那么如何实现进程的切换？

• 协作方式：等待系统调用

运行时间过长的进程被假定会定期放弃CPU，以便操作系统可以决定运行其他任务。大多数进程通过系统调用，将CPU的控制权转移给操作系统。

OS通过被动等待系统调用或者某种非法操作发生，从而重新获得CPU控制权，不太理想。

• 非协作方式：操作系统进行控制

没有硬件的帮助，如果进程拒绝进行系统调用，那么操作系统永远无法重获CPU控制权

时钟中断：操作系统在每个几毫秒发生的时钟中断时，运行预先配置的中断处理程序，此时操作系统重获CPU控制权。

• 保存和恢复上下文

如果切换进程，那么OS就要执行一些底层代码，即上下文切换：OS要为正在执行的进程保存一些寄存器的值(到它的内核栈)，并为即将执行的进程恢复一些寄存器的值(从它的内核栈)。

通过切换栈实现