I386系统基础与Linux内核源代码解析

"I系统的基本概念-中国科学技术大学计算机系Linux内核源代码导读PPT" 本讲座主要探讨了I386系统的基本概念，包括操作系统的核心原理、Linux内核的功能以及如何阅读和理解Linux内核源代码。操作系统是计算机系统中的核心组件，负责管理和协调硬件资源，为上层应用程序提供服务。内核主要包括进程管理、调度、通信、内存管理、中断处理、文件系统和I/O系统等模块。 I386系统是基于Intel 80386微处理器的系统，其基本概念涉及代码运行、堆栈、内核态与用户态、中断/异常/系统调用以及虚拟内存。 1. **代码的运行**： - 在I386系统中，关键寄存器cs:eip指示下一条待执行的指令地址。程序按照顺序执行，通过修改cs:eip进行跳转或分支。在函数调用时，cs:eip的值被压入堆栈，然后跳转到被调用函数。返回时，栈顶的cs:eip值被弹出并恢复到cs:eip中，实现函数返回。在中断发生时，cs:eip的处理方式也会相应改变。 2. **堆栈的概念**： - 堆栈在程序执行过程中用于存储调用路径、参数、返回地址和局部变量。C语言编译器遵循一定的规则使用堆栈，了解这些规则对于理解操作系统的关键代码至关重要。堆栈有两个重要的寄存器：esp（堆栈指针）和ebp（基址指针）。esp指向栈顶，而ebp通常用于记录函数调用的基址。 3. **内核态与用户态**： - 内核态是操作系统运行的特权模式，具有访问所有硬件资源的权限。用户态是普通程序运行的模式，权限受限。当程序执行系统调用或发生中断时，控制权会从用户态切换到内核态。 4. **中断/异常/系统调用**： - 中断是由外部设备（如键盘、硬盘）引发的事件，而异常则由内部错误（如除零错误）触发。系统调用是用户态程序请求操作系统服务的方式，它会安全地将控制权从用户态转移到内核态。 5. **虚拟内存**： - 虚拟内存是使每个进程都拥有独立地址空间的技术，允许程序访问超过实际物理内存大小的数据。通过页表映射，虚拟地址被转换为物理地址，同时支持内存保护和交换机制。 此外，Linux内核源代码的阅读和理解是提升对操作系统工作原理理解的重要途径。通过深入学习Linux 2.6.26版本的源代码，可以更直观地了解上述概念如何在实际系统中实现。同时，讲座还提到了shell程序、函数库等其他操作系统组成部分，这些都是构建完整操作系统生态的关键部分。通过掌握这些知识，开发者能够更好地调试、优化和扩展操作系统功能。