大家好，我是軒轅。

前幾天，讀者群里有人聊起了一個問題：計算機為什么死機，死機的時候CPU在干什么？

我想起之前寫過這方面的文章，想著估計有不少新粉沒有看過，就挖個墳給大家看看，這個有趣又能漲知識的問題。

電腦死機，應該每個接觸計算機的小伙伴都經歷過吧。

尤其是早些年，電腦配置還沒現在這么高的時候，多開幾個重量級應用程序，死機就能如約而至，就算你把鍵盤上的CTRL+ALT+DELETE按爛了，任務管理器也出不來，最后只能默默含淚長按關機按鈕，強制關機。

那么，你有沒有想過，電腦在死機的時候，它到底在干嘛呢？

眾所周知，計算機的核心中樞是中央處理器CPU。上過計算機基礎課程的同學都被教導過：CPU是一根筋死腦筋，只知道不斷的取出指令來一條條執行，直到關機方休。

所以理論上，死機分為兩種，一種是CPU罷工不干了，不再執行下一條指令了，這屬于硬件死機，不過這種情況基本不會發生。

更多的是軟件層面的死機，也就是CPU被困在了某個地方出不來了，導致本該執行的程序得不到執行，看起來就是死機了一般。

聰明的你可能馬上想到，如果寫一個死循環，把CPU陷在里面出不去，是不是就能死機了？比如這樣：

void dead_loop() {
  while (1) {
    ...
  }
}

你可以試一下，會發現為CPU降溫的風扇可能會轉起來，但計算機依舊能正常工作，并沒有死機。

死循環，CPU不是應該一直在這里轉圈嗎？難道不會死機？

這就不得不提到一個概念：中斷。

中斷

中斷這個概念，絕對是計算機史上最偉大的發明之一。

中斷，顧名思義，用于打斷CPU正常的工作，讓它去執行別處的指令程序。

操作系統之所以能夠掌控全局，就得益于它啟動時給CPU安插的一系列的中斷處理函數（比如我們最常見的時鐘中斷），好讓操作系統能周期性的收回CPU的執行權，調度別的線程來執行。

所以，即便你某個線程進入了死循環，在你的時間片用完之后，也得乖乖交出CPU，讓別的程序來執行。

想用一個死循環就把電腦搞死機，那自然是不可能的。

其實想來也是，如果這么容易就給你搞死機了，那這操作系統也太菜了吧，新手如果剛學編程，還不得一天強制重起電腦十幾回？

退一萬步講，就算不考慮中斷的影響，現在的CPU大都是多核，一個線程進入死循環，但還有別的核可以參與系統調度，也依然不會死機。

那么回到開始的問題，那到底CPU被困在了哪里出不來，連中斷都拿它沒辦法呢？

其實有兩種情況：

1、中斷確實拿它沒辦法

很多人都知道中斷的概念，但很多人不知道，中斷也是有優先級的。

這很容易理解，比如CPU正在執行程序，突然發生了一個中斷事件。CPU保存好當前執行的上下文，轉頭去處理這個中斷事件，但剛處理到一半兒，這時又有一個新的中斷事件來了，那CPU怎么辦？要不要響應？

所以中斷也有優先級之分，低優先級的中斷無法打斷高優先級的中斷。

有了這個前提來試想一下，如果由于操作系統內核代碼寫的不當，在處理某個中斷的時候陷入了死循環，比如自旋鎖，會發生什么？

因為在處理中斷的時候，CPU運行在一個很高的優先級上，一般的中斷是無法把執行權搶過去的，這就導致這顆CPU核心成為了“植物人”，怎么叫它都沒反應了。

2、中斷能搶到CPU，但發現沒有線程可以調度

程序員們對死鎖這個概念應該不陌生，兩個線程A等待B，B等待A，兩個線程互相等待對方讓步（釋放鎖），形成僵持局面，最后成為死鎖。

如果死鎖發生在應用層面，那問題不大，最多就是兩個程序死了。但如果發生在內核呢？

比如在Windows操作系統內核中，就有大量的全局性的鎖，一個不小心造成死鎖，其他想要的線程都得進入等待隊列，那就涼涼了。

引用一段另一位大神Tim Chen的描述（我覺得特別形象）：