现代操作系统 - 进程与线程
1. 内核模式与用户模式（双模式运行）
为保护系统稳定，硬件通常提供两种运行模式：
- 内核模式：可执行所有指令，完全访问硬件资源。
- 用户模式：指令集受限，硬件访问必须通过操作系统接口。
绝大多数计算机采用此“双模式”架构，以隔离应用程序对关键系统资源的直接操作，保障整体安全性与稳定性。
操作系统通过向应用程序员提供一套清晰的抽象资源（替代复杂的物理硬件），统一管理底层设备。抽象化正是驾驭复杂性的核心手段。
2. 进程
进程是对“正在运行的程序”的抽象。即使系统仅有一个CPU，操作系统也能通过进程机制支持并发执行，实现“单CPU虚拟多CPU”的效果。
2.1 进程模型
在该模型中，所有可运行软件（有时包含操作系统自身）被组织为若干顺序执行的进程。每个进程是程序的一次执行实例，拥有独立的程序计数器、寄存器集合及变量当前值。
图2-1 展示了内存中四个并发程序的多道程序设计布局：
2.2 进程创建
进程的创建通常由以下四类事件触发：
- 系统初始化
- 运行中的进程调用 fork/exec 等系统调用
- 用户显式请求创建新进程
- 批处理作业启动
在 UNIX 和 Windows 中，子进程创建后即拥有独立地址空间：
- UNIX：子进程初始地址空间为父进程副本，但二者完全隔离，无共享可写内存。
- Windows：从创建起即分配全新、独立的地址空间。
2.3 进程终止
进程终止的主要原因包括：
- 任务正常完成（如编译器执行完毕后主动退出）
- 致命错误（如算术溢出、除零等）
- 程序缺陷导致崩溃（如非法内存访问）
- 被其他进程通过系统调用强制终止
2.4 进程状态及其转换
进程在其生命周期中经历多种状态，状态间存在四种主要转换路径，如下图所示：
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Songran Zhang
@Aliyun | Qwen Chat
Songran Zhang is senior systems architect at Aliyun, a speaker, and an author. Over the past 15 years, he's mastered architectures from cloud-native systems to AI-powered LLM platforms, building deep technical expertise across large-scale, high-availability systems.
