操作系统的学习（1）——启动，中断，异常和系统调用。

哇、、、之前的被误删了。。难受

bootloader将控制权交给os后，需要了解函数调用的关系，可以帮助我们调试。

c函数调用的实现：寄存器压栈，call，出栈。

GCC内联汇编（在C语言开发环境中使用汇编代码）：GCC对C语言的扩张，可直接在C语句中插入汇编指令。是因为C不足以完成所有CPU指令，特别是一些特权指令，例如加载全局描述符表（LGDT）。

GCC内联汇编如何工作：用给定的末班和约束来生成汇编指令和直接在C函数内形成汇编源码。

x86中断处理过程：

一：了解x86中断源，也就是谁产生了中断。

中断：外部中断（串口、硬盘、网卡、时钟。。），软件中断（int80软中断），软中断通常用于系统调用。

异常：除零错等。

二：了解CPU和操作系统如何处理中断。

每一个中断或者异常都会与一个中断服务例程（ISR）产生关联，关联关系存储在中断描述符表内（IDT）。每产生一个中断就会产生一个对应的中断号，中断号唯一标识了这个中断。

流程：产生中断后，我们根据这个中断可以知道相应的中断号，然后CPU会根据这个中断号来查询IDT属于哪一项，然后找到相应的中断门或者叫陷阱门，从中取出段选择子，以这个段选择子作为index来查全局描述符表（GDT），GDT内存的是段描述符，段描述符内存有一个基地址（Base address），基地址再加上IDT中的Offset合在一起作为线性地址，来指向ISR（中断服务例程）。

所以一旦产生中断，CPU就会自动访问IDT和GDT俩个表，来查到相应的中断服务例程。

同一特权级下，用的同一个栈，内核态产生的中断依然在内核态，用户态产生的中断会跳到内核态中，从中断跳到查找中断服务例程保存中断状态。

不同特权级分为俩个栈，不会跳转。

系统调用：用户程序通过系统调用访问OS内核服务。系统调用是一个软中断，中断号是0x80（int 0x80）

实现：需要指定中断号，使用trap或者使用特殊指令。

三：能够对中断向量表（IDT）进行初始化。

练习问题：一个被系统认为是符合规范的硬盘主引导扇区的特征是什么？

引导扇区大小为512字节，最后俩个字节为标志性结束字节0x55，0xAA，昨晚这样的检查才能认为是符合规范的磁盘主引导扇区。

练习问题：bootloader是从实模式进入保护模式的，为何开启A20地址线？

A20地址线控制禁止时，程序就像在8086中运行，访问超过1MB内存时，会自动回卷。如果不开启A20就无法访问到所有内存。

开启A20，由于历史原因A20地址位由键盘控制器芯片8042管理。所以要给8042发命令激活A20

8042有两个IO端口：0x60和0x64， 激活流程位： 发送0xd1命令到0x64端口 –> 发送0xdf到0x60。

下面代码摘自ucore实验

/[b]***************************************************[/b]/

29 seta20.1:

30 inb 0x64,31testb0x2, %al

32 jnz seta20.1

发送命令之前，要等待键盘输入缓冲区为空，这通过8042的状态寄存
af09
器的第2bit来观察，而状态寄存器的值可以读0x64端口得到。

上面的指令的意思就是，如果状态寄存器的第2位为1，就跳到seta20.1符号处执行，知道第2位为0，代表缓冲区为空

33

34 movb 0xd1,35outb0x64 # 0xd1 means: write data to 8042’s P2 port

发送0xd1到0x64端口

36

37 seta20.2:

38 inb 0x64,39testb0x2, %al

40 jnz seta20.2

41

42 movb 0xdf,43outb0x60 # 0xdf = 11011111, means set P2’s A20 bit(the 1 bit) to 1

/[b]***********************************************************[/b]/

实模式：实模式就是， 为了实现系统升级的兼容性，如80286的系统表现（包括80286以后的CPU）要与8086/8088 的系统表现一致，就需要80286 CPU访问100000H-10FFEFH之间的地址的时候， 按照对1M求模的方式进行， 无论A20地址线开启关闭与否， 这种内存访问情况 称为实模式；

保护模式：保护模式就是， 以A20地址线开启为前提，80286 CPU访问100000H-10FFEFH之间的地址的时候， 是访问真实的内存地址，不是求模访问，如访问100001H，就是真真切切地 访问 0x 100001H，而不是求模的 0x000001H 地址， 这种内存访问情况称为保护模式；

练习问题：中断向量表中一个表项占用多少字节，其中哪几位代表中断处理代码的入口？

中断描述符表中一个表相占8个字节，其中2-3字节是段选择子，0-1字节和6-7字节拼成位移，两者联合便是中断处理程序的入口地址。