CPU 虚拟化 (CPU virtualization) 创造出一种假象 (illusion)：每个进程都有独立属于自己的 CPU 与寄存器状态，从而允许多进程在同一时间运行。
CPU 的时分复用 (time sharing)：OS 快速切换进程，使得它们「感觉」自己独占了 CPU。
- 为此 OS 发展出与 CPU，进程交互的多种底层机制 (mechanism) 与高层策略 (policy)。
系统调用
系统调用 (system call) 是 OS 提供的一系列 API。这一机制使得进程能够请求内核执行受限操作 (restricted operations)，如与磁盘的 I/O，获取 CPU 与内存的更多系统资源等。
CPU 的两种工作模式：
- 内核态 (kernel mode)：OS 内核运行在内核态下，具有最高权限。
- 用户态 (user mode)：应用程序运行在用户态下，只能执行有限指令，不能直接访问物理资源。
陷阱 (trap) 是 CPU 主动引发的一种同步异常，使 CPU 「陷入」到内核态执行系统调用。
陷阱表 (trap table) 在启动时初始化，OS 将所有陷阱处理器 (trap handlers) 注册在硬件中。
中断
CPU 在执行其他进程时，OS 被架空了。
- 我信你 (cooperative approach)：依赖进程进行系统调用使 CPU 陷入内核态，OS 重获控制权 (regain control) => 死循环进程一直占据 CPU，只能重启。
- 我真得控制你了 (non-cooperative approach)：计时器中断 (timer interrupt)。计时器定期触发中断迫使 CPU 暂停当前进程，转而执行内核的中断处理器 (interrupt handler)。
CPU 通过中断 (interrupt) 通知 OS 某个事件的发生（而信号通知的是进程）。
- 同步中断 (synchronous interrupt): 同步与当前进程的执行，又称异常 (exception)。
- 错误 (fault)：指令执行之前，如页错误，段错误。
- 陷阱 (trap)：指令执行之后，如系统调用后。
- 中止 (abort)：不可恢复的错误。
- 异步中断 (asynchronous interrupt)
- 与当前进程执行无关，如硬件设备（计时器，键盘，鼠标）触发。
中断 v.s. 信号 (e.g. 除零错误)
- CPU 侦测到异常
1/0，触发#DE中断 [中断：CPU 触发 OS 接收] - OS 收到通知，CPU 切换到内核态
- OS 执行
divide_error处理器，判断该异常无法自动修复 - OS 向出错的进程发送信号
SIGFPE[信号：OS 发送进程接收]
中断向量表 (interrupt vector table) 在启动时初始化，OS 将中断处理器注册在硬件中。
上下文切换
上下文切换 (context switching) 允许 OS 无缝切换进程。「上下文」指的是进程对应的相关 CPU 寄存器状态。
内核栈 (kernel stack) 是一块每个进程独有，仅在内核态执行时使用的内存空间，用于保存陷阱现场，承载内核函数的调用。
两个层级的上下文。
- 用户态陷阱上下文，进程陷入内核前的用户态寄存器现场，保存在该进程的内核栈中，对应模式切换 (model switching)。
- 内核调度上下文，进程在内核中被调度切换时的内核态寄存器现场，保存在该进程的 PCB 中，对应上下文切换。
恢复进程 B 时，先从 PCB 恢复 B 的内核调度上下文，再在 return-from-trap 后从内核栈恢复 B 的用户态陷阱上下文，从而创造出 B 连续运行的假象。