控制和狀態寄存器：用于控制處理器的操作，通常由操作系統代碼使用，在某種特權級別下可以訪問、修改
常見的控制和狀態寄存器：程序計數器（program counter），記錄將要取出的指令的地址；指令寄存器（Instruction Register)，記錄最近取出的指令；程序狀態字（Program Status Word)記錄處理器的運行狀態如條件碼、模式、控制位等信息。
操作系統的需求——保護：實現保護與控制；需要硬件提供基本運行機制：處理器具有特權級別，能在不同的特權級運行的不同指令集合；硬件機制可將OS與用戶程序隔離。
特權指令和非特權指令：
操作系統需要兩種CPU狀態：1.內核態：運行操作系統程序；2.用戶態：運行用戶程序；
特權指令：只能由操作系統使用、用戶程序不能使用的指令。
非特權指令：用戶程序可以使用的指令。
操作系統可以執行特權指令和非特權指令
特權指令：啟動I/O 內存清零 修改程序狀態字 設置時鐘 允許/禁止中斷 停機
非特權指令：控制轉移 算數運算 防管指令 取數指令
X86處理器支持4個處理器特權級別
特權環：R0,R1,R2,R3
從R0到R3，特權能力由高到低，R0相當于內核態；R3相當于用戶態；R1和R2則介于兩者之間
CPU狀態之間的轉換：
用戶態->內核態 唯一途徑是中斷/異常/陷入機制
內核態->用戶態 設置程序狀態字PSW
中斷/異常的概念：
CPU對系統發生的某個事件做出的一種反應
CPU暫停正在執行的程序，保留現場后自動轉區執行相應事件的處理程序，處理完成后返回斷點，繼續執行被打斷的程序。
事件的發生改變了處理器的控制流，特點是隨即發生的，自動處理的，可恢復的
為什么引入中斷與異常？
中斷的引入：為了支持CPU和設備之間的并行操作，當CPU啟動設備進行輸入/輸出后，設備便可獨立工作，CPU轉去處理與此次輸入/輸出不相關的事情；當設備完成輸入/輸出后，通過向CPU發中斷報告此次輸入/輸出的結果，讓CPU決定如何處理以后的事情。
異常的引入：表示CPU執行指令時本身出現的問題。如算數溢出、除零、取數時的奇偶錯，訪內存地址時越界或執行了陷入指令等，這時硬件改變了CPU當前的執行流程，轉到相應的錯誤處理程序或異常處理程序或執行系統調用。
事件包括中斷（外中斷）和異常（內中斷）
中斷：外部事件，正在運行的程序所不期望的。I/O中斷(鍵盤上按Ctrl+C，網卡接收數據包，打印機結束，讀盤結束），時鐘中斷（設定定時器到點，CPU運行時間片到了），硬件故障（筆記本電池低電量，內存奇偶校驗錯）
異常：由正在執行指令引發。系統調用，頁故障/頁錯誤，保護性異常（只讀內容寫操作，地址訪問越界），斷點指令（單步調試），其他程序性異常（算數溢出）
中斷/異常機制工作原理：
中斷/異常機制是現代計算機系統的核心機制之一，硬件和軟件相互配合而使計算機系統得以充分發揮能力
硬件該做：捕獲中斷源發出的中斷/異常請求，以一定方式相應，將處理器控制權交給特定的處理程序（中斷/異常的相應）
軟件要做：識別中斷/異常類型并完成相應的處理（中斷/異常處理程序）
中斷響應過程：在每條指令執行周期的最后時刻掃描中斷寄存器，查看是否有中斷信號。若有中斷，中斷硬件將該中斷觸發器內容按規定編碼送入PSW的相應位，稱為中斷碼，通過查中斷向量表引出中斷處理程序。
中斷向量表由中斷向量構成。
中斷向量：一個內存單元，存放中斷處理程序入口地址和程序運行時所需的處理機狀態字。
執行流程按中斷號/異常類型的不同，通過中斷向量表轉移控制權給中高端處理程序。
中斷響應示意圖：1.設備發中斷信號 2.硬件保存現場 3.根據中斷碼查表 4.把中斷處理程序入口地址等推送到相應寄存器 5.執行中斷處理程序
中斷處理程序
設計操作系統時，為每一類中斷/異常事件編好相應的處理程序，并設置好中斷向量表。
系統運行時若響應中斷，中斷硬件部件將CPU控制權轉給中斷處理程序：保存相關寄存器信息；分析中斷/異常的具體原因；執行對應的處理功能；恢復現場，返回被事件打斷的程序；
