Linux操作系统分析__破解操作系统的奥秘

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　学号：SA12226343  姓名：sunhongbo

一、操作系统工作的基础

存储程序计算机和堆栈（函数调用堆栈）机制以及中断机制是操作系统工作的基础。

　　现代计算机仍采用存储程序计算机的结构体系和工作原理。程序输入到计算机,存储在内存储器，运行时，由控制器中的指令寄存器指针（x86的EIP）按地址逐条从存储器中取指令，分析指令，执行，遇到转移指令，在跳转，继续按地址顺序访问指令。

　　堆栈是函数调用的基础。在一个函数切换到另一个函数去执行指令之前，要保存当前函数一些信息，以便能够在调用函数执行后能使得当前函数继续执行。这过程要借助堆栈来实现。（逻辑上讲，进程的堆栈是由多个堆栈帧构成，一个函数调用对应一个堆栈帧）当发生函数调用，当前函数的堆栈帧会被压入堆栈（压入函调用可能用到的参数，改变eip指向被调用函数。被调用函数将调用函数ebp压栈，建立自己的堆栈帧），返回时，相应的堆栈帧从栈中弹出（恢复原来堆栈帧，即弹出调用函数ebp）。

　　中断机制使得多任务操作系统成为可能，进程的切换，系统调用，异常等都依赖于中断。

二、操作系统内核时如何工作的

　　操作系统的几个工作：内核线程，中断处理过程的集合。

　　当进程正在执行过程中发生中断时，会陷入操作系统内核态，在进入操作系统内核前，会保存将当前进程用户态堆栈的esp、eip指针保存在当前进程内核栈，然后执行中断处理程序，它首先要SAVE_ALL，将一些必要的寄存器值压入内核堆栈，接下来处理中断，在中断处理程序末尾，如果有需要，会进行进程的调度，调用_switch_to函数，首先切换到新调度的进程的内核栈，然后内核调用RESTORE_ALL恢复即将运行进程的现场，接下来执行iret将新进程eflags,cs:eip等指向新进程，将esp、eip恢复到新进程用户栈。系统从内核态返回用户态。操作系统遇见中断就如此循环执行这样一个过程。

附录：实验五研究笔记_操作系统是如何让工作的