第3章 操作系统用户界面

操作系统原理，第三章，有些内容太深层次了，省略了很多与代码有关的内容，需要自取。

第3章 操作系统用户界面

• 3.1 操作系统启动过程
  • 3.1.1 BIOS和主引导记录MBR
    • 实模式（实地址模式）（刚刚开机时）
      • 程序按照8086寻址方法访问Oh一FFFFFh（1MB）空间
        • 前面640k【00000一9FFFF】：基本内存
        • 中间128K【A0000一BFFFF】：显卡显存
        • 末尾256K【C0000—FFFFF】：BIOS
          • C0000--C7FFF:显示卡BIOS
          • C8000--CBFFF:IDE控制器BIOS
          • F0000--FFFFF:最后64KB，系统BIOS
      • 寻址方式：物理地址（20位）=段地址：偏移地址。
      • CPU单任务运行
    • 保护模式（内存保护模式）（操作系统启动后）
      • 寻址方式：（32位）和偏侈量（32位），寻址4GB空间
        • 段的属性：起始地址，存取属性，权限级别，..
      • 段页式寻址机制（段，页）
      • 虚拟地址，进程，封闭空间
      • 应用程序和操作系统的运行环境都被保护
      • CPU支持多任务
    • 系统BIOS（Basic I/O System）Firmware，固件
      • 固件：以硬件方式存在，内部是程序或者软件。
      • 基本输入/输出系统
      • 位置：F0000--FFFFF
      • 功能
        • 系统启动配置
        • 基本的设备I/O服务
        • 系统的加电自检和启动
          • 加电自检POST
            • power on self-test（加电自检）
            • 初始化基本硬件
              • CPU，内存，显卡...
            • 自检正常不提示，错误则通过喇叭提示。
              • 通过post之后
                • 查找显卡BIOS，调用显卡BIOS
                • 依次查找其他设备执行相应设备的BIOS；
                • 显示启动画面
                • 从硬盘/软盘/光驱/U盘读入OS
                • OS启动后，由OS接管计算机
          • 按下PowerOn或者Reset键执行第一条指令
            • 执行FFFF0处的指令（加电自检）
              • JUMP POST;POST位于系统BIOS内部
  • 3.1.2 操作系统启动过程
    • 从加电到用户工作环境准备好的过程
    • （1）初始引导
      • 目的：把OS核心装入内存并使之开始接管计算机系统。（OS核心是以文件方式存在与硬盘）
      • 加电，JUMP POST（加电自检）
      • ...BIOS中启动程序运行
        • 读取0面0道第1扇区内容（MBR）
        • 加载MBR中的引导程序
          • 根据相关参数，读取硬盘指定位置的文件到内存
          • 加载硬盘上OS内核，并初始化基本参数
            • OS内核：逐步加载OS剩余部分，最后完全控制计算机
    • （2）核心初始化
      • 目的：OS内核初始化系统的核心数据
      • 典型工作
        • 各种寄存器的初始化
        • 存储系统和页表初始化
        • 核心进程构建
        • .....
    • （3）系统初始化
      • 为用户使用系统作准备，使系统处于待命状态
      • 主要工作
        • 初始化文件系统
        • 初始化网络系统
        • 初始化控制台
        • 初始化图形界面
        • ....
• 3.2 操作系统的生成
  • 满足特定硬件环境和用户需要，组装和构建操作系统过程。
  • 主要步骤
    • 1.根据硬件环境/用户要求配置功能模块和构造参数
    • 2.构建（build）OS的映像
  • 生成前提
    • 操作系统由可拆卸模块构成
    • 有交互式配置工具
    • 有映像构建（build）工具
• 3.4 系统调用
  • 定义：操作系统内核为应用程序提供的服务/函数
  • 特点
    • 一般涉及核心资源或硬件的操作
    • 运行于核态
    • 每个系统调用具有唯一的编号：ID
    • 调用过程会产生中断，自愿中断
• 3.3 用户界面
  • 3.3.1用户界面概念
    • 用户界面定义：OS提供给用户控制计算机的机制，又称用户接口。
    • 操作界面
      • 图形用户接口
        • 窗口，图标，菜单，按钮，鼠标（消息，事件）
      • 键盘命令
        • 在控制台环境下接收键盘输入的命令
        • 类型：普通命令；批处理命令；shell
    • 系统调用（system call，系统功能调用，程序界面）
• 系统调用的中断过程
• 典型的操作界面
• Linux操作系统的生成
  • 1.获取Linux内核源代码
  • 2.选择和启动内核配置程序
  • 3.根据需要配置内核模块和参数
  • 4.重新编译新的内核
  • 5.编译和安装模块
  • 6.启动新内核
• Linux启动过程
  • POST
    • MBR
      • KERNEL映像
        • KERNEL映像是一个zlip压缩过的内核映像 KERNEL映像前端是一个可执行例程（实现核心硬件初始化并解压） 然后该例程调用内核并开始启动内核引导的过程。
        • KERNEL映像自动解压并执行
          • 内核初始化
            • 内核启动
              • • 登录过程
                • 控制台，或者桌面出现
• windows的启动过程
  • POST
    • 加电后BIOS启动主机自检程序
  • 初始引导
    • BIOS从MBR读入引导程序，装入内存的特定位置
    • 引导程序启动DOS7.0，调入操作系统核心
    • Windows开始接管系统
  • 核心初始化
    • 资源状态、核心数据等初始化；
  • 系统初始化
    • GUI界面生产，系统处于待命/消息接受状态
      • GUI（图形用户界面）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面