2.1 启动、中断、异常和系统调用

一. 启动

DISK：存放 OS

BIOS：基本I/O处理系统

Bootloader：加载 OS

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二. 中断、异常和系统调用

  • 定义：

    • 系统调用（来源于应用程序）：应用程序主动向操作系统发出服务请求
    • 异常（来源于不良的应用程序）：非法指令或者其他坏的处理状态（如内存出错）
    • 中断（来源于外设）：来自不同的硬件设备的计时器和网络的中断

  • 源头：

    • 中断：外设
    • 异常：应用程序意想不到的行为
    • 系统调用：应用程序请求操作系统提供服务

  • 处理时间：

    • 中断：异步
    • 异常：同步
    • 系统调用：异步或同步

  • 响应：

    • 中断：持续，对用户应用程序是透明的
    • 异常：杀死或者重新执行意想不到的应用程序指令
    • 系统调用：等待和持续

2.2 中断、异常和系统调用

一. 中断处理机制

  • 硬件：设置中断标记（CPU初始化）

    1. 将内部、外部事件设置中断标记
    2. 中断事件的ID

  • 软件：

    • 保存当前处理状态
    • 中断服务程序处理
    • 清除中断标记
    • 恢复之前保存的处理状态

二 . 异常处理机制

  • 异常：异常编号

    • 保存现场

    • 异常处理

      • 杀死产生异常的程序
      • 重新执行异常指令

    • 恢复现场

三. 系统调用

  • 应用程序调用printf()时，会触发系统调用write()

  • 操作系统提供很多 API 来进行系统调用

  • 跨越操作系统边界需要支付额外的开销：

    • 建立中断/异常/系统调用号与对应服务例程映射关系的初始化开销
    • 建立内核堆栈
    • 验证参数
    • 内核态映射到用户态的地址空间
    • 内核态独立地址空间