3.另外一个寄存器便是堆栈指针，它指向内存中当前栈的顶端。该栈包含已经进入但是还没有退出的每个过程中的一个框架。在一个过程的堆栈框架中保存了有关的输入参数、局部变量以及那些没有保存在寄存器中的临时变量。
4.最后一个非常重要的寄存器就是程序状态字寄存器(Program Status Word,PSW),这个寄存器包含了条码位(由比较指令设置)、CPU优先级、模式（用户态或内核态），以及各种其他控制位。用户通常读入整个PSW，但是只对其中少量的字段写入。在系统调用和I/O中，PSW非常非常非常非常非常非常重要。
除了在嵌入式系统中的非常简单的CPU之外，多数CPU都有两种模式，即内核态与用户态。通常，PSW中有一个二进制位控制这两种模式。
内核态：当cpu在内核态运行时，cpu可以执行指令集中所有的指令，很明显，所有的指令中包含了使用硬件的所有功能。（操作系统在内核态下运行，从而可以访问整个硬件）
用户态：用户程序在用户态下运行，仅仅只能执行cpu整个指令集的一个子集，该子集中不包含操作硬件功能的部分，因此，一般情况下，在用户态中有关I/O和内存保护（操作系统占用的内存是受保护的，不能被别的程序占用），当然，在用户态下，将PSW中的模式设置成内核态也是禁止的。
那为什么需要设计出两种工作模式呢？由于需要限制不同的程序之间的访问能力, 防止他们获取别的程序的内存数据, 或者获取外围设备的数据, 并发送到网络, CPU从而划分出两个权限等级。
所有用户程序都是运行在用户态的，但是有时候程序确实需要做一些内核态的事情， 例如从硬盘读取数据，或者从键盘获取输入等。而唯一可以做这些事情的就是操作系统，所以此时程序就需要向操作系统请求以程序的名义来执行这些操作。
这时需要一个这样的机制: 用户态程序切换到内核态，但是不能控制在内核态中执行的指令，这种机制叫系统调用（system call），在CPU中的实现称之为陷阱指令(Trap Instruction)。
它们的工作流程如下:
用户态程序将一些数据值放在寄存器中, 或者使用参数创建一个堆栈(stack frame), 以此表明需要操作系统提供的服务。
用户态程序执行陷阱指令。
CPU切换到内核态, 并跳到位于内存指定位置的指令, 这些指令是操作系统的一部分, 他们具有内存保护, 不可被用户态程序访问。
这些指令称之为陷阱(trap)或者系统调用处理器(system call handler)。他们会读取程序放入内存的数据参数, 并执行程序请求的服务。
系统调用完成后，操作系统会重置CPU为用户态并返回系统调用的结果。
多线程和多核芯片
Moore定律指出，芯片中的晶体管数量每18个月翻一倍，随着晶体管数量的增多，更强大的功能成为了可能，如
I.第一步增强：在cpu芯片中加入更大的缓存，一级缓存L1，用和cpu相同的材质制成，cpu访问它没有延时。
II.第二步增强：一个cpu中的处理逻辑增多，intel公司首次提出，称为多线程（multithreading）或超线程（hyperthreading），对用户来说一个有两个线程的cpu就相当于两个cpu。多线程运行cpu保持两个不同的线程状态，可以在纳秒级的时间内来回切换，速度快到你看到的结果是并发的，伪并行的，然而多线程不提供真正的并行处理，一个cpu同一时刻只能处理一个进程（一个进程中至少一个线程，进程是资源单位而线程才是cpu的执行单位）。
III.第三步增强：除了多线程，还出现了包含2个或者4个完整处理器的cpu芯片，如下图。要使用这类多核芯片肯定需要有多处理操作系统。
图3
存储器
由于硬件技术的限制，我们可以制造出容量很小但很快的存储器，也可以制造出容量很大但很慢的存储器，鱼与熊掌不可兼得，不可能制造出访问速度又快容量又大的存储器。因此，现代计算机都把存储器分成若干级，称为Memory Hierarchy，按照离CPU由近到远的顺序依次是CPU寄存器、Cache、内存、硬盘，越靠近CPU的存储器容量越小但访问速度越快，下图给出了各种存储器的容量和访问速度的典型值。