操作系統如何介入到我的程序的？

01-27

假如我寫了一個沒有用任何庫的C語言程序，程序內容就是循環，讓他能達到運行十幾秒。那麼為什麼我程序在運行的時候，我仍然能夠切換出去玩其他的。這裡有一個關鍵，我的程序並沒有調用操作系統的代碼，而且我的程序一直在控制CPU，操作系統沒有CPU時間，他是如何下指令，讓我能夠切換出當前的循環程序的？

時鐘中斷

即使你寫個死循環，也不會一直佔cpu，每次中斷都會強行打斷執行

在Windows操作系統下，你的程序會在具有獨立地址空間的進程中運行，每一個進程都至少有一個線程，你的代碼就是在這個線程里執行的。至於切換，這是操作系統的功能，就是一般意義上的線程切換，操作系統會根據線程的優先順序為每個線程分配時間片，切換到其它線程時會進行上下文切換，一些重要的數據結構，包括內存信息以及相關寄存器的值會被保存下來，當線程切換到你的程序時，這些信息會被重新恢復到相應位置上。對於你來說，這一切都是透明的，你其實不需要關注太多。

按照題主說的場景，結合現在主流CPU的水準，還不到分析內核進程調度的程度。因為「程序一直在控制CPU，操作系統沒有CPU時間」，這個其實是不準確的。

現在的大部分普通PC的CPU至少都是雙核，一個死循環進程最多只會佔滿其中一個核心，並不能完全獨佔整個CPU。其餘的核心還空閑著，操作系統以及其它程序還可以在那些核心上愉快的運行。所以即使不存在進程調度切換什麼的，死循環程序在運行的時候，你仍然能夠玩其他的。

如果在一顆不知道多少年前的古董級單核單線程CPU上跑一個死循環進程，或者在雙核四線程CPU上同時跑四個死循環進程，那麼就真的會卡出翔了。但雖然卡出翔，但是操作系統仍然沒有徹底失去響應，滑鼠還能移動，只是卡得跟幻燈片一樣。

這種情況下，操作系統能夠介入死循環用戶進程的關鍵是，處理器硬體層面每隔固定的N毫秒會主動發出一次時鐘中斷，導致當前CPU核心上正在瘋狂死循環的進程被暫停，切換成操作系統的相關代碼。但是總體上操作系統以及其它軟體進程並不會佔用太多CPU時間，所以大部分CPU時間都是分配給死循環進程在跑的。

操作系統是父母，應用程序是子女。其基本關係就是，子女是大爺，「衣來伸手，飯來張口」，父母屬於擦屁股的角色。父母是否將所有的資源給子女，取決於是獨生子女還是有很多兄弟姐妹。當然，父母是當家的。

也就是分2種情況。單任務與多任務

1單任務：獨生子女。操作系統將全部CPU資源給應用程序，應用程序執行題中的循環，循環結束後將CPU資源交換給應用程序。如果應用程序的代碼是死循環，操作系統是否會忠實的一直執行下去，取決於操作系統。CPU有時鐘，會產生中斷，如果在這個中斷中採取控制，是可以強行結束應用程序的。

2多任務：多個子女。將CPU資源分配給多個應用程序，對於單CPU而言，將CPU資源按極其小的時間分片給應用程序，實現多任務。類似於動畫的原理，將幾張圖片連續切換，形成動的效果，但每個時間都只看了一張圖片。

對於操作系統的作用，應用程序說：要內存，要使用顯示器，要CPU運行時間……這些都是由操作系統來實現。應用程序一句話，操作系統忙半天。

一個線程在創建的時候，內核會為其創建一個內核對象，在該內核對象中有一個成員變數叫做上下文結構，其中存儲的是CPU最後運行該線程時CPU寄存器的值，這樣當該線程再次被調度運行的時候，CPU就讀取上下文結構中的數據，實現繼續對該線程執行。

大體的調度過程是：CPU每隔20ms左右就會檢查一遍所有的線程內核對象，通過其結構中的暫停計數器的值，判斷是否可被調度，如果可以被調度，則載入該線程，讀取其上下文結構，繼續執行該線程未完的代碼。

如果所有運行的線程都具有相同的優先順序，那麼線程調度的過程就如上面所示。但是由於windows操作系統是一個搶先式的操作系統，因此任何一個線程都有可能在時間片未到的時候被其他的線程打斷。

樓主如果覺得自己彙編不錯，數據結構不差，c很好的話可以參考Linux內核源碼。

只是表面上你的程序是在連續執行，實際你的程序每秒最少都會被中斷執行幾十次上百次，由操作系統根據優先順序等條件來決定你的程序每秒會佔用多少cpu時間，每次你的程序中斷cpu都會把當前寄存器儲存，保存上下文，然後切換到其它程序執行，因為速度非常快，所以你感覺是在連續執行

樓主看看操作系統的進程，線程，調度演算法就能知道答案了。