异常控制流

硬件层，硬件检测到的事件会触发控制转移到异常处理程序
操作系统层，内核通过上下文切换将控制从一个用户进程转移到另一个用户进程
应用层，一个进程发送信号到另一个进程，接收者会将控制转移到它的一个信号处理程序
一个程序，可执行非本地跳转操作系统实现I/O，进程，虚拟内存需要异常控制流【ECF】
应用程序通过使用一种叫陷阱或系统调用的ECF，向操作系统请求服务
操作系统为应用程序提供了强大的ECF机制，如创建新进程，等待进程终止，通知其他进程，检测和响应事件等
ECF是计算机系统实现并发的基本机制
软件异常允许程序进行非本地跳转来响应错误。非本地跳转是一种应用层ECF。

异常

异常是异常控制流的一种形式，一部分由硬件实现，一部分由操作系统实现。
异常是控制流中的突变，用来响应处理器状态的某些变化。处理器状态变化称为事件，事件可能和当前指令执行直接相关，也可能和当前指令执行无关。
当处理器检测到有事件发生时，它通过异常表，
进行一个间接过程调用，到一个专门设计用来处理对应事件的操作系统子程序【异常处理程序】。
异常处理程序完成处理后，依据引起异常的事件类型，3中可能：
处理程序将控制返回给当前指令I_curr
处理程序将控制返回给I_next
处理程序终止被中断的程序。1. 异常处理
处理异常需要硬件，软件合作。
系统中可能的每种类型异常都分配了一个唯一的非负整数的异常号。
一些号码是处理器设计者分配的，
其他号码是操作系统内核的设计者分配的系统启动时，操作系统分配和初始化一张异常表的跳转表。表目k包含异常k的处理程序的地址。
运行时，处理器检测到发生了一个事件，且确定了相应的异常号k。
处理器触发异常，方法是执行间接过程调用。转到相应的处理程序。异常表起始地址放在一个叫做异常表基址寄存器中。
- 过程调用时，在跳转到处理程序前，处理器将返回地址压入栈。异常时，返回地址要么是当前指令要么是下条指令。
- 处理器把一些额外的处理器状态压到栈，处理程序返回时，重新执行被中断程序会需要这些状态
- 如控制从用户程序转移到内核，所有项目压入到内核栈，而非用户栈
- 异常处理程序运行在内核模式下
处理程序处理完事件，执行“从中断返回”指令，可选地返回到被中断程序。
该指令将适当的状态弹回到处理器控制和数据寄存器。
如异常中断的是一个用户程序，就将状态恢复为用户模式。
将控制权返回给被中断程序。2. 异常类别
类别			原因							返回行为
中断			来自I/O设备的信号				返回到下条指令
陷阱			有意的异常					返回到下条指令
故障			潜在可恢复的错误				可能返回到当前指令
终止			不可恢复错误					不返回- 中断
硬件中断，不是由专门指令造成的。硬件中断的处理程序常称为中断处理程序。
- 陷阱和系统调用
陷阱最重要的用途是在用户程序和内核间提供一个像过程一样的接口，叫系统调用
为了允许对内核服务受控的访问，处理器提供syscall n指令
syscall指令会导致一个到异常处理程序的陷阱，这个处理程序解析参数，并调用适当的内核程序
- 故障
故障由错误情况引起，可能能够被故障处理程序修正。
如处理程序能修正错误，就将控制返回到引起故障的指令，从而重新执行它。
否则，处理程序返回到内核的abort，终止引起故障的应用程序
- 终止3. Linux/x86-64系统中的异常
- Linux/x86-64 故障和终止
除法错误，除0或结果溢出
一般保护故障，段错误
缺页，
机器检查
- Linux/x86-64系统调用

进程

进程的经典定义是：一个执行中程序的实例。
系统中的每个程序都运行在某个进程的上下文中。
上下文由程序正确运行所需的状态组成，状态包含内存中程序的代码和数据，栈，通用目的寄存器，PC，环境变量，打开文件描述符等。
进程提供给应用程序的抽象：
一个独立的逻辑控制流
一个私有地址空间1. 逻辑控制流
2.并发流
一个逻辑流的执行在时间上与另一个流重叠，称为并发流。
多个流并发地执行的一般现象被称为并发。
一个进程和其他进程轮流运行的概念称为多任务。
一个进程执行它的控制流的一部分的每一时间段叫时间片。并行流是并发流一个真子集。如果两个流并发运行在不同处理器或计算机，称它们为并行流。
3. 私有地址空间
4. 用户模式，内核模式
处理器需提供一种机制，限制应用可执行的指令及可访问的地址空间范围。
某个控制寄存器中的一个模式位。
一个运行在内核模式的进程可执行指令集中任何指令，可访问系统任何内存位置。
用户模式中的进程，不允许执行特权指令，不允许直接引用内核区地址空间内对象。
用户程序需要通过系统调用接口间接地访问内核代码和数据。
进程从用户模式变为内核模式的方法是通过中断，故障，陷入系统调用。
异常发生时，转到异常处理程序，处理器将模式从用户模式变为内核模式。
返回到应用程序代码时，处理器把模式从内核模式改回用户模式。
5. 上下文切换