示例一：系统调用引发的切换
场景描述： 用户程序需要执行一个文件写操作，它调用操作系统提供的write系统调用。
切换过程： 用户程序在用户模式下执行，当调用write系统调用时，触发了一个从用户模式到内核模式的切换。 CPU切换到内核模式，操作系统内核接管控制权，执行write系统调用的内核实现。 内核完成文件写操作后，通过特定的机制（如中断返回指令）切换回用户模式，继续执行用户程序。
示例代码（以Linux为例）：
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
int main() {
int fd = open("example.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0644);
if (fd == -1) {
perror("open");
return 1;
}
const char *text = "Hello, World!\n";
ssize_t bytes_written = write(fd, text, sizeof(text) - 1);
if (bytes_written == -1) {
perror("write");
close(fd);
return 1;
}
close(fd);
return 0;
}
在这个例子中，write函数是一个系统调用，它会触发从用户模式到内核模式的切换。
示例二：硬件中断引发的切换
场景描述： 用户正在键盘上输入字符，键盘控制器检测到按键动作并生成一个硬件中断。
切换过程： CPU正在用户模式下执行用户程序，当接收到键盘中断时，CPU立即切换到内核模式。 操作系统内核的中断处理程序接管控制权，处理键盘中断（如读取按键值、更新键盘缓冲区等）。 中断处理完成后，CPU通过特定的机制（如中断返回指令）切换回用户模式，继续执行被中断的用户程序。
机制说明： 在x86架构中，硬件中断通常通过INT指令或特定的硬件信号（如NMI、SMI等）来触发。 操作系统内核会注册中断处理程序来响应特定的硬件中断。 中断处理程序执行完毕后，通过iret指令返回用户模式。
示例三：异常处理引发的切换
场景描述： 用户程序试图执行一个非法的内存访问操作（如访问未初始化的指针）。
切换过程： CPU在用户模式下执行用户程序时检测到异常（如段错误、页错误等）。 CPU立即切换到内核模式，并调用操作系统内核的异常处理程序。 异常处理程序接管控制权，处理异常（如记录错误信息、终止进程等）。 异常处理完成后，CPU可能通过特定的机制（如异常返回指令）切换回用户模式（如果可能的话），或者终止当前进程并切换到另一个进程的用户模式。
机制说明： 异常处理是操作系统内核提供的一种保护机制，用于检测和响应程序执行过程中的错误情况。 异常处理程序通常是由操作系统内核提供的，并且会根据异常类型执行相应的处理操作。
