1 作業系統概述（待補充）

特徵：

資源的管理者：

分類：作業系統的啟動？

當你摁下電源的時候，會進行接下來的一系列操作：

bios（basic input/output system）加電自檢（檢查各種硬體裝置是否能正常工作）

裝置檢查正常後，由bios載入bootloader（用來載入os）到記憶體中

由bootloader將os從硬碟載入至記憶體，cpu的控制權交給os

系統啟動

什麼是系統呼叫？

所謂系統呼叫，即是應用程式向作業系統發出的服務請求，具體就是應用程式向作業系統發出的一條操作指令（作業系統對底層硬體的訪問進行了封裝，並提供了對外訪問的介面，那這些介面api就是系統呼叫api，通常在這些系統呼叫api之上還有一層更好層次的api，應用程式是通過訪問這更高層次的api

什麼是異常？

所謂異常，即是應用程式產生的意想不到的指令導致發生了錯誤，譬如非法指令或者其他壞的處理狀態（如：記憶體出錯）等，不得不由作業系統出面處理的場景

中斷？所謂中斷，（中斷**於外設，有待商榷）即是需要時，cpu停止當前程式的執行轉而去執行或處理新情況的過程

為什麼應用程式被設計稱為不能直接訪問硬體系統的？

一是出於安全的考慮，對於計算機硬體來說，作業系統是可以被信任的，而第三方的應用程式是不被信任的，這些應用程式可能會去惡意破壞計算機的軟硬體系統

二是出於應用程式開發方便的考慮，如果讓應用程式直接訪問硬體，會額外的增加應用程式的開發和維護成本，如果建立在作業系統之上，則會大大減少開發成本，因為作業系統已經對底層硬體做了很好的封裝，應用程式只需呼叫系統呼叫，請求作業系統服務即可

作業系統如何處理中斷和異常呢？

作業系統內部維護了乙個處理中斷和異常的表，作業系統為每個中斷和異常都編了號，這張表的key是這些號碼，value是處理中斷和異常的服務程式的起始位址，發生中斷時，直接查表，然後由響應的中斷處理程式進行處理即可

中斷的處理過程詳細如下（中斷的過程對使用者來說是透明的）：

異常的處理過程如下：

作業系統軟體結構？

核心：）系統呼叫：）高層api：）

系統呼叫是對核心服務的封裝，高層api是對系統呼叫api的封裝

通常，應用程式通過使用高層api來實現系統呼叫，但是也可以直接訪問系統呼叫api，也可以直接訪問核心，只不過後兩種在應用程式中佔很少一部分

什麼是使用者態和核心態？

使用者態：應用程式掌握cpu執行權的狀態，這種狀態下，其執行權比較低，譬如不能直接訪問io，也不能執行一些特權指令，比如掛起乙個程序什麼的

核心態：作業系統核心掌握cpu執行權的狀態，這種狀態下，cpu可以執行任何指令，因為其具有所有執行權

應用程式通過系統呼叫可以實現cpu從使用者態到核心態的轉變

乙個應用程式執行乙個函式呼叫要比執行一次系統呼叫的效能要高：因為執行乙個函式呼叫是在程式當前堆疊中完成的，而執行系統呼叫，需要切換到核心堆疊，並且還要完成特權級的轉換，即要從使用者態轉換成核心態，切換堆疊和特權級是需要很大開銷的，所以效能比起一般函式呼叫要略低的。