qq_46130027的博客

进程的状态（Process States）指的是一个进程在其生命周期中所处的不同运行阶段。

各个进程之间可能拥有独立的内存空间，切换进程需要进行内存页的切换和可能的页面交换，把虚拟地址转换为物理地址需要查页表，查页表是很慢的过程，转换检测缓冲区TLB可以提高页表查询速度就是一个缓存，页表切换后TLB就会失效，命中率就会变低，切换过程就会慢，线程则不需要切换地址空间所以开销比较小。相比于使用TLB(转换检测缓冲区)优化页表查询，直接查询页表需要访问主存，速度较慢，因此CPU设计了TLB作为缓存，存储最近的地址映射，提高地址转换效率。

这些步骤构成了指令执行的基本流水线，被称为经典的五段流水线（Fetch, Decode, Execute, Memory, Writeback）。在现代计算机体系结构中，可能会有更多的流水线阶段，也可能会引入超标量、乱序执行等技术来提高指令执行的效率。

我们把这个部分的工作称为I/O。CPU被打断前的进程在执行时是一句一句执行的，这时的中断称为精确中断，也就是被中断时，之前的指令全部完成，之后的都未开始，而与之相对应的就是非精确中断。中断时，中断控制器会在总线上放置一个地址，它指向的是一张表格，称为中断向量，里面的都是地址，也就是指针，指向应对不同中断情况的处理程序。中断机制的过程：假定CPU在执行其他的进程，同时设备控制器控制I/O设备，如硬盘和内存传输数据。如果中断控制器认为可以中断了，就通知CPU，这样CPU就阻塞当前的进程，开始处理中断。

总体而言，内核态和用户态的虚拟内存地址空间在权限、访问控制和地址空间划分等方面存在显著的区别，这些设计有助于操作系统的稳定性、安全性和性能。

通过内存映射，数据可以在用户态中直接访问，而无需通过系统调用复制到用户态。这样可以避免数据在用户态和内核态之间的多次拷贝，提高数据传输的效率。在某些操作系统中，可以使用文件描述符传递技术，将文件或套接字的所有权从一个进程传递给另一个进程，而无需拷贝数据。这样可以避免数据在用户态和内核态之间的多次复制，提高网络传输的效率。通过将一组相关的操作合并成一个批处理任务，可以减少系统调用的次数，从而减少用户态和内核态之间的切换。允许进程间直接通信，而不需要通过内核。这可以减少用户态和内核态之间的数据拷贝和通信开销。

通过将系统的运行划分为用户态和内核态，操作系统能够更好地管理和保护系统资源，同时提供了一个有效的机制来平衡系统的性能和安全性。参考资料操作系统 (八)： 系统调用 - 用户态和内核态的切换。

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