内核基础
Linux背景基本概念
- GUN计划
旨在开发一个类似UNIX并且是自由软件的完整操作系统：GNU系统。
GNU项目开发的自由软件：- EMACS编辑系统
- Bash程序
- GCC系列编译程序
- GDB调试工具
- ……
- POSIX标准
该标准描述了操作系统的调用服务接口，用于保证应用程序的源代码在多种操作系统上移植和运行。
微型计算机组成结构
- 微机组成原理
- I/O端口寻址方式
- 统一编址
- 独立编址
- I/O端口控制方式
- 轮询
- 中断
- DMA
- BIOS和CMOS
- BIOS存在BIOS ROM芯片中，用于初始化硬件，设置CMOS参数，从块设备加载boot loader（MBR和boot sector中）到内存0x7c00地址，并跳转执行。
- CMOS存储器用来存放实时时钟信息和系统硬件配置信息，这些信息有BIOS设置。
- 控制器和适配器
控制器：能够通过操作寄存器来控制设备的控制模块
适配器：设备接口的转换模块- 中断控制器
- DMA控制器
- 定时/计数器
- 键盘控制器
- 串行控制器
- 硬盘控制器
内核编程语言和环境
- as86汇编器
- ld86链接器
- 汇编语法
- C和汇编相互调用
- 目标文件格式
80x86保护模式及编程
- 80x86系统寄存器
- 标志寄存器EFLAGS
- TF：位8，跟踪标志，可为调试操作启动单步执行方式
- IOPL：位12、13，I/O特权级字段，指明当前运行任务的I/O特权级
- NT：位14，嵌套任务标志，控制被中断任务和调用任务之间的链接关系
- RF：位16，恢复标志，控制处理器对断点指令的相应
- VM：位17，虚拟8086方式标志，开启虚拟8086方式
- 内存管理寄存器
- GDTR：全局描述符表寄存器，存放GDT的32位线性基地址和16位的表长度值
- IDTR：中断描述符表寄存器，存放IDT的32位线性基地址和16位表长度值
- LDTR：局部描述符表寄存器，存放LDT的32位线性基地址、16位段限长和描述符属性值
- TR：任务寄存器，存放当前任务TSS段的16位段选择符、32位基地址、16位段长度和描述符属性值
- 控制寄存器
- CR0：协处理器控制位，保护控制位
- CR1：保留
- CR2：存放页错误线性地址
- CR3：存放页目录表基地址
- 标志寄存器EFLAGS
- 分段机制
利用多段模型提供由硬件增强的代码、数据结构、程序和任务的保护措施。每个程序都使用自己的段描述符表以及自己的段。每个段由段描述符（段基地址、段长度、段属性）定义。- 段描述符表：段描述符的一个数组
- 段描述符：段基地址+段长度+段属性
- 段选择符：段的16位标识符
- 段选择符、段描述符、段描述符表关系图
- 分页机制
将内存分为大小相等的4K页面，方便内存管理- 二级页表结构图及页描述符格式
- 二级页表结构图及页描述符格式
- 中断和异常处理
- 任务管理
一个任务由两部分构成：任务执行空间和TSS。任务执行空间包括代码段、堆栈段、和一个或多个数据段，TSS指定了构成任务执行空间的各个段，并为任务状态信息提供存储空间。当一个任务被加载进处理器中执行时，该任务的段选择符、基地址、段限长以及TSS段描述符属性就会被加载进任务寄存器TR寄存器中。