我在操作系统课上学习了 CPU 和内存的交互，但一直搞不清楚内存堆栈的工作原理。我理解堆栈每次向下移动一行，要么将数据存储在累加器中，要么将指令发送到 IR。
我的问题是：每个进程都有自己的内存堆栈吗？还是每个处理器都有一个巨大的内存堆栈，不断在不同进程之间切换（偶尔会被 I/O 调用中断）？如果有一个巨大的堆栈，那么是否只有一个堆栈，因为大多数现代处理器每秒可以执行如此多的指令，以至于在我们缓慢的人类大脑看来，进程只是同时运行的？
答案1
从技术上讲，大多数现代 CPU 都没有硬件堆栈（也就是说，没有专门用于堆栈的内存，这主要是因为它效率低下，而且您无法确定在任何实际系统上到底需要多少空间）。但是，几乎所有 CPU 都有一个堆栈指针寄存器，这是操作堆栈的指令使用的。但是，每个进程仍然有自己的堆栈（实际上，通常至少有两个堆栈，但这涉及到操作系统和用户程序之间权限分离的复杂性，与问题并不完全相关），但堆栈指针寄存器由所有进程共享（此寄存器是上下文切换期间保存和恢复的内容的一部分，与大多数其余 CPU 状态一起保存和恢复）。
直截了当地回答你问题的后半部分，多任务处理是一种幻觉，它只是取决于规模。每个单独的 CPU 核心一次可以运行一个进程，并且它（通常）将在系统上所有不等待某些东西的进程之间切换，切换频率足够高，以至于从人的角度来看它们可以同时运行（大多数操作系统的进程速率为每秒 100 到 1000 次，这仍然足以在每个进程中执行数亿条 CPU 指令）。从不同的角度来看，单核 CPU 就像一个人，它必须定期将注意力转移到“多任务”上，而多核 CPU 就像一个团队，每个人一次只能可靠地做一件事，但作为一个整体，团队可以轻松完成与团队成员数量相同的任务。
但是，对于您的课程目的而言，所有这些要么无关紧要（如果课程使用 CP/M 或 DOS 等极简操作系统授课，它们不支持多任务处理，因此只有一个堆栈，仅此而已），要么会在适当的时候讲到（如果课程使用 UNIX、MINIX 或各种现代商业产品等真实操作系统授课，它们都支持多任务处理，而这通常在课程结束时讲到，因为要理解它就需要理解基础知识（比如堆栈的工作原理））。