线程
基本概念
在现代操作系统中，一个进程由多个线程组成，线程是操作系统任务调度的基本单位。 具体来说，线程作为一个最小的执行单位存在，不考虑 CPU 超线程（即认为一个 CPU 核心上只有一个线程在运行）的情况下，一个线程占据一个 CPU 核心，并因此拥有独立的寄存器组。 因此，各个线程拥有独立的栈顶指针寄存器和程序计数器寄存器，因而线程可以独立地运行各自的代码。 作为进程的组成部分，线程共享进程拥有的内存空间（比如内存堆），因此线程之间可以方便地实现数据的共享。
线程的调度（IA-32）
现代操作系统实现多任务调度的核心是 时钟中断 。 在 IA-32 体系结构中，计算机中的时钟部件定期地向 CPU 发送时钟中断信号 1 。 CPU 在执行周期后，会在中断周期内检查是否有时钟中断信号。当 CPU 检测到中断信号后，就会执行中断处理程序。在 CPU 核心中，存在一个称作中断描述符表寄存器（IDTR, Interrupt Descriptor Table Register），它标识一块存放着中断描述符表（IDT, Interrupt Descriptor Table）的内存区域 2 。中断代理在向 CPU 传递中断信号时，会同时提供中断号，CPU 可根据中断号在 IDT 中查找对应的中断处理程序的入口地址，并跳转到该地址执行中断处理程序。在种类繁多的中断类型中，有一类中断极为特殊，称为时钟中断（Clock Interrupt），在 IA-32 体系结构中，其中断号一般为 0x20，操作系统的线程调度就是通过该中断来实现的。
中断的发生往往伴随特权级的切换。试想一个线程正运行于用户态，此时发生了时钟中断，进而要转入内核态执行中断处理程序。很显然，线程在用户态所做的事情（调用一些函数）应该于内核态所做的事情（调用一些函数）互不干扰，因此，二者对寄存器的使用、对内存的访问也应加以区分，这就涉及到特权级切换时栈切换（stack switch）的问题。 更直白地讲，一个线程拥有两个栈，一个位于用户态内存空间，另一个位于内核态内存空间。 在 IA-32 体系结构下，有一个特殊的结构——任务状态段（TSS, Task State Segment），它存储了当前任务的状态信息，包括寄存器的值、栈指针等。TSS 中的 SS0 和 ESP0 标识了进入内核态后应该使用的栈，与 IDT 类似，TSS 也是内存中的一个数据结构，其起始地址存放在任务寄存器（TR, Task Register）内。
CPU 通过 TSS 切换到正确的内核栈后，执行 IDT 中指示的中断处理程序。对于时钟中断，操作系统若决定进行线程切换（抢占式），则当前线程的状态（寄存器、页表寄存器 CR3 等）将被保存到线程控制块（TCB, Thread Control Block）中，以便稍后恢复，并修改 TSS 中的 SS0 和 ESP0，指向新的线程的内核栈。接着，操作系统会从就绪队列中选择一个新线程的 TCB，并将其状态加载到 CPU 寄存器中。最后，CPU 会执行一个特殊的指令 IRET，从内核态返回到用户态。在此过程中，由于页表寄存器已经被修改为新线程的页表寄存器，因此在回到用户态时，整个地址空间已经被换成了新线程的地址空间。
graph TD
A[时钟部件] -->|发送时钟中断信号| B[CPU]
B -->|执行完当前指令后检查中断信号| C{是否有时钟中断信号?}
C -- Yes --> D[执行中断处理程序]
D --> E[保存当前线程状态到 TCB]
E --> F[修改 TSS 中的 SS0 和 ESP0]
F --> G[从就绪队列选择新线程]
G --> H[加载新线程状态到 CPU 寄存器]
H --> I[执行 IRET 指令返回用户态]