寄存器是CPU內部重要的組成部分，寄存器內部由N個觸發(fā)器組成，每個觸發(fā)器可以保存1位二進制數(shù)，所以16位寄存器可以保存16個bit。

CPU內部一般有不同類型的多個寄存器，我們需要使用CPU對應的機器指令來操作這些寄存器，當然像內存、磁盤這些也是通過機器指令來操作的。

而CPU為了安全性，比如x86的CPU將機器指令分為了一般指令和特權指令，比如操作磁盤的指令就是特權指令，只有CPU處于某種特殊狀態(tài)下才能執(zhí)行特權指令。

x86 CPU利用內部一個特殊寄存器，用來標記此時的CPU能不能執(zhí)行特權指令，這個特殊寄存器中可以存四種狀態(tài)，ring0、ring1、ring2、ring3。

Windows、Linux操作系統(tǒng)中只用了ring0和ring3兩種狀態(tài)，如果處于ring0，表示CPU可以執(zhí)行所有指令，包括特權指令，如果處于ring3，表示CPU不能執(zhí)行特權指令，ring0等級高，ring3等級低。

不管是操作系統(tǒng)還是運行在操作系統(tǒng)之上的軟件，都是用高級語言開發(fā)出來的，最終都需要翻譯為機器指令。

所以本質上來說，我們自己用c或java開發(fā)的軟件，只要翻譯成了機器指令，也是可以直接操作寄存器的，操作磁盤的。

但是我們不會這么來做，也肯定不需要每個軟件自己去實現(xiàn)這么底層并通用的功能，所以我們通常會調用操作系統(tǒng)的函數(shù)來操作磁盤。

操作系統(tǒng)就相當于一個中間層。

同時操作系統(tǒng)為了保護系統(tǒng)，就設計了內核態(tài)和用戶態(tài)。

當我們電腦啟動時，CPU處于ring0狀態(tài)，這時所有指令都可以執(zhí)行，從而啟動引導程序，從而啟動操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)在啟動時，會對內存就行劃分，劃出一部分內存只能被操作系統(tǒng)自己使用，其他內存可以給應用軟件使用。

操作系統(tǒng)啟動完了之后，CPU狀態(tài)就改為ring3，開始運行應用軟件。

由于此時cpu處于ring3，所以應用軟件想要運行一些特殊指令肯定是不行的。

當我們調用操作系統(tǒng)的提供的函數(shù)時，操作系統(tǒng)會來執(zhí)行特權指令，可是操作系統(tǒng)不也是c語言寫的代碼嗎，要執(zhí)行特權指令需要ring0，如何把ring3切換成ring0呢？

系統(tǒng)中斷，其實就是一條指令，比如int 0x80。

系統(tǒng)中斷，cpu會自動切回到ring0狀態(tài)，然后執(zhí)行操作系統(tǒng)在系統(tǒng)啟動時所設置好的代碼，而這段代碼可以根據中斷之前所執(zhí)行的代碼來繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)邏輯，并且此時cpu已經處于在ring0狀態(tài)了，可以正常執(zhí)行了。

而CPU處于ring0狀態(tài)就是我們說的內核態(tài)，處于ring3狀態(tài)就是我們說的用戶態(tài)。

總結，當我們自己寫的程序要操作磁盤時，因為要執(zhí)行特權指令，但是CPU處于ring3，無法直接執(zhí)行特殊指令，需要調用操作系統(tǒng)函數(shù)，從而會修改CPU處于ring0，從而進去內核態(tài)。

用戶態(tài)時，CPU只能執(zhí)行一些普通指令，內核態(tài)時，CPU能執(zhí)行所有指令。

今天就聊到這，拋磚引玉，如果有不對的地方，歡迎大佬們指出。