操作系统进行进程切换的具体步骤是怎么样的？

[Richard14]

以前都说，操作系统通过向 CPU 发送中断的方式实现进程切换。上学的时候没有仔细思考过这句话，想当然地认为就是这样，最近觉得这句话有问题，这句话里的“发送”很难理解。毕竟如果一个 CPU 正在被一个（用户态）进程占用的话，它又怎么会突然开始执行内核级代码呢？

一个想法是，大家都知道用户态应用程序无法主动实现进程切换，比如挂起自己这种操作是不存在的，一定是要经过 OS 的，按照我的猜想，其原因是因为中断完全由 OS 控制，用户态程序没有中断的能力，自然也就没有通过中断切换进程的能力。那么相应地，OS 应该就可以通过软中断的方式实现控制进程的切换，这是内核态态与用户态权限区别的表现。

按照我的理解，一个进程切换流程如下，不知道说的对不对，大家指正一下：

1 、首先必须要有一个硬件发出硬中断，否则控制权无法转移到 OS 上。所以进程切换的第一步应该是计时器通过一个硬中断通知 CPU 该换进程了。

2 、该硬中断使得 CPU 从执行用户代码，切换到执行内核代码，内核产生一个软中断，负责完成剩余的进程切换事宜。而具体的切换过程通常会占用比较多的资源，耗费比较长的时间。

3 、一个疑问是，通常认为硬中断应该能够非常迅速的响应完毕，上文第 2 点中硬中断使得用户代码切换到内核代码，那么理所应当地需要保存用户应用状态，这个过程应该是一个开销很高的操作，对于硬中断来说不会太长了吗

[raaaaaar]

有中断标志寄存器和中断触发器啊，一个指令执行周期结束后就会检查这些寄存器，路由有中断就进入中断周期，没有就执行下一条指令了。

[emSaVya]

可以了解一下 trap

[billlee]

1. 不一定要有硬件中断。当前进程主动调用系统调用也可以。
2. 以 Linux 为例，中断或系统调用时，进入内核态不需要切换页表，只要保存寄存器，开销不大。

[Richard14]

@raaaaaar
@billlee
感谢回复，指令执行周期怎么理解呢，是说比如 CPU 有一个计数器，每执行比如一万条指令算一个周期，还是说需要一个时钟固定时间中断，如果是后者的话，那么不就是硬件触发中断，而且似乎这么做的话中断的实时性很低，因为要等当前周期执行完才会执行中断的逻辑。

而且一个疑问是，寄存器，应该是 CPU 操作的，如果 CPU 被用户逻辑占用，OS 要如何修改中断寄存器？

[julyclyde]

啊？一万条指令算一个周期？谁说的？

[billlee]

1. 指令周期，就是取指、解码、执行，一条指令是一个周期。由于有流水线的存在，实际细节非常复杂，我们就当它每个 CPU 时钟周期都会检查中断得了。
2. 寄存器就是几个三极管，把输入线和中断线接到一起，那中断信号就可以修改寄存器。