逐段解读------深入理解计算机系统------1.7 操作系统管理硬件
1.7.1 进程
将进程看成演员，程序看成剧本。单核系统只有一个演员，但他可以在不同的剧本之间切换，当这个切换时间缩小到微秒这个级别，就可以造成几个剧本同时运行的假象（有点微积分的感觉）
并发运行≠并行运行：
并发运行：一个CPU在不同程序中快速切换，使得宏观上感觉同时运行
并行运行：多个CPU核心同时执行不同程序（多核处理器依旧有并发运行）
上下文就是演戏喊“咔”时的
演员的姿态-------寄存器（CPU正在计算的数据的存储器）
背景布局------栈指针……（进程的内存布局）
台词念到哪一句------程序计数器（PC）（下一条指令的地址）阻塞态：进程 A 执行 read 系统调用读取磁盘数据。由于磁盘操作较慢（例如需要 5ms 寻道），数据无法立即返回，内核便将进程 A 踢出运行队列，标记为 “阻塞态”。
首次上下文切换：内核保存进程 A 的上下文（寄存器、PC、栈指针等），然后恢复另一个就绪进程 B 的上下文，将 CPU 控制权交给 B。在这 5ms 的磁盘等待时间里，进程 B 得以执行大量计算，CPU 丝毫没有浪费。
磁盘中断：当磁盘控制器将数据读入内部缓冲区后，立即向 CPU 发出一个硬件中断信号（磁盘中断）。
中断处理：CPU 收到中断信号，立即暂停正在执行的进程 B，转入内核态执行磁盘中断处理程序。内核将数据从磁盘缓冲区搬运到进程 A 的内存地址空间，并将进程 A 的状态由 “阻塞态”改为“就绪态”，将其放入就绪队列等待调度。
中断返回：中断处理结束后，内核返回到刚才被暂停的进程 B，进程 B 若无其事地继续执行后续用户代码。注意：此时进程 A 尚未运行，仅仅进入了就绪队列。
二次上下文切换：在未来的某个调度时机（例如进程 B 的时间片用完，或进程 B 主动执行阻塞操作），操作系统调度器从就绪队列中选中进程 A，真正执行一次从 B 到 A 的上下文切换，将 CPU 控制权交给 A。
进程 A 恢复运行：进程 A 从自己的 read 系统调用返回，获得读取到的数据，并接着执行 read 之后的下一行代码。
磁盘中断：计算机中有各种外设，它们运行慢，都需要在完整任务后给CPU发送完成信号，磁盘中断就是磁盘发出的信号
| 阶段 | CPU 上运行的实体 | 发生的事件 | 进程 A 状态 | 进程 B 状态 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 进程 A（用户态） | 进程 A 执行read系统调用，请求磁盘数据 | 运行 | 就绪/不存在 |
| 2 | 内核态（代表 A） | 内核发起磁盘读操作，发现数据未就绪 | 阻塞 | — |
| 3 | 调度器 | 上下文切换 ①：保存 A 的上下文，恢复 B 的上下文 | 阻塞（等待磁盘） | 运行 |
| 4 | 进程 B（用户态） | 进程 B 正常执行用户代码，利用磁盘等待时间做计算 | 阻塞 | 运行 |
| 5 | 硬件（磁盘控制器） | 磁盘数据读取完成，向 CPU 发出磁盘中断 | 阻塞 | 运行（被暂停） |
| 6 | 内核态（中断处理） | CPU 暂停 B，执行中断处理程序：搬运数据，将 A 标记为就绪态，放入就绪队列 | 就绪 | 暂停（现场保留） |
| 7 | 进程 B（用户态） | 中断处理结束，内核返回到被中断的进程 B继续执行 | 就绪（排队） | 运行 |
| 8 | 进程 B（用户态） | 进程 B 继续运行（A 此时尚未获得 CPU） | 就绪 | 运行 |
| 9 | 调度器 | 未来某调度时机（如时钟中断或 B 主动阻塞）到来 | 就绪 | 运行 → 就绪/阻塞 |
| 10 | 调度器 | 上下文切换 ②：保存 B 的上下文，恢复 A 的上下文 | 运行 | 就绪/阻塞 |
| 11 | 进程 A（用户态） | 进程 A 从read系统调用返回，获得数据，继续执行后续指令 | 运行 | — |
1.7.2 线程
一个进程由多个称为线程的执行单元组成
1.7.3 虚拟内存
在此处，通过区分物理内存和虚拟内存来更好地理解虚拟内存
- 物理内存：真实的物理条
- 虚拟内存：每个进程自己的内存+所有进程共有的内存
- 注意：共有内存是在物理上共有，但是在每个进程各自的视角里，共有内存是属于它自己的（就像国家间的领土争议，认为争议领土是自己的）
在图中，物理意义上的共享部分是内核虚拟内存和共享库的内存映射区域
总结：进程活在虚拟的幻觉里，内核掌握着物理的真相。