l1、什麼是 os
os 是計算機硬體和應用之間的一層軟體。
為什麼要有 os?
為了方便、高效管理和使用硬體。
管理哪些硬體?
cpu管理、記憶體管理、終端管理、磁碟管理、檔案管理、網路管理、電源管理、多核管理。
【cpu管理跟多核管理???】
學習目標:改 cpu 管理、改螢幕輸出、改系統介面、改記憶體管理。
l2、揭開鋼琴的蓋子
本節主要將從開啟電源開始,計算機背後發生了什麼,計算機是如何工作的。
從白紙到圖靈機
計算機如何工作?其實就是乙個計算模型。
人先在紙上寫好程式,控制器讀取紙帶上的內容,然後運算輸出。
從圖靈機到通用圖靈機
上面提到的圖靈機只能做一種操作(課程的ppt中的加法操作),而通用圖靈機則可以 設定控制器動作 。
比喻:上面的圖靈機就是乙個只會做一道菜的廚師,通用圖靈機就是乙個會看菜譜,做多種菜的廚師。
「讀進來的邏輯是什麼,我就是什麼圖靈機」
從通用圖靈機到計算機
馮·諾依曼儲存程式思想——
把程式放到記憶體,用乙個指標 pc 指向它,不斷取指執行...
總結上面,回答最初的問題:計算機如何工作的?——取指執行!
既然如此,我們就要知道 計算機執行的第一句指令是什麼?即 pc = ?
既然指令是在記憶體中的,那麼剛開始的記憶體中有什麼呢?
所以我們要關心 指標 ip 及其指向的內容。
計算機剛開啟電源的時候,ip 的指向由硬體設計者決定。
1.x86 pc 開機是 實模式。
2.根據 cs << 4 + ip,定址到rom bios對映區(剛一上電,記憶體中唯一有**的地方,固化的)
3.檢查各種硬體
4.將磁碟0磁軌0扇區讀入,該扇區叫做引導扇區。
所以我們寫的**肯定是要從引導扇區開始。
引導扇區**是用彙編**寫的,因為如果是用 c語言等寫,經過編譯之後有的東西無法控制,彙編**會編**正的機器語言,我們可以完整地控制它。
讀入引導扇區之後執行,13號中斷繼續讀後面的** setup模組。
總結:引導扇區的工作就是:讀 setup,讀 system……
引導扇區最後要把控制權較給 setup,即修改 cs 和 ip。
l3、os 啟動
setup.s
完成 os啟動前的設定,準備接管硬體。然後將整個 os 的**移到 0 位置,之後 os 一直存在這裡。
os 進入保護模式。
初始化gdt 表。保護模式下定址方式發生改變(為什麼要改變定址方式呢?因為 cs << 4 + ip的定址範圍太小了。我們要擴大定址範圍,從 16位機變成32位機)
總結:setup 做了什麼?
讀了硬體引數,進行初始化,把 system 挪到了 0 位址處,啟動了保護模式。
回答:開啟電源計算機發生了什麼?
1、讀入 os --> 取指執行
2、初始化 --> 對 os 進行管理。
l4、os介面
介面就是連線兩個東西,隱藏了細節,使用介面的使用者只能看到簡單的使用方法,介面背後的實現原理由介面的構造者完成。
所以 os 介面就是連線上層使用者和 os。
使用者如何使用 os ?
其實就是使用者的所有操作都是一段 c程式,其中包含了重要的函式對計算機硬體的申請使用.這些重要函式就是 os 提供的介面,也叫系統呼叫。
不用全部記住這些系統呼叫,但是用到的時候要會查——posix。
回答:使用者就是根據在 c語言中插入系統呼叫來使用os。
l5、系統呼叫的實現
系統呼叫表面上就是一些函式,那麼背後是什麼呢?
有的記憶體不能隨意進入。為什麼呢?因為 os 裡面有重要的資料,不能隨意修改。
如何實現「有的記憶體不能隨意進入」呢?
答案:系統呼叫
區分核心態和使用者態:一種處理器「硬體設計」
如何進去?
硬體提供了「主動進入核心的方法」——中斷指令 int
作業系統(第一章)
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作業系統第一章
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