再论计算机系统
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计算器零碎由”躯体 “和” 灵魂“两局部组成
- ”躯体“：形成计算机系统的电子设备（硬件）
- ”灵魂“：指挥”躯体“实现”动作“的指令序列（软件）
- ”躯体“外围：中央处理器（CPU）
- ”灵魂“外围：操作系统（OS）
计算机系统的诞生是为了执行数据处理（计算）工作。那么，如何获取计算工作，并反馈工作执行后果？数据输出与输入是计算机系统不可获取的局部
计算工作执行流程
- 通过交互设施或网络向计算机系统发动申请
- 依据申请将工作指令加载进入内存
- CPU 从内存中取指令，并逐条执行
- 计算工作的最终后果暂存入内存
- 内存数据通过交互设施或网络设备进行反馈
操作系统与过程概要
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什么是程序？
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程序的实质是指令和数据的汇合
- 指令：批示 CPU 执行动作的命令
- 数据：CPU 执行动作的操作指标
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程序的分类
- 应用程序：用户可间接应用，为用户提供间接帮忙的程序
- 程序中间件：少数应用程序的通用性能，用于辅助应用程序的运行
- 操作系统：间接操作硬件设施，并为应用程序与程序中间件提供运行环境
当代计算机系统架构图
过程 - 程序的执行
- 通常状况下，程序在操作系统上以过程为单位运行
- 每个程序运行后由一个或多个过程形成
- 过程是操作系统工作的根本单元，也是系统资源的根本调配单位
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程序是”死“的，过程是”活“的
- 程序的实质只是二进制数据，不加载执行没有任何价值
- 过程是计算机系统对程序的一次加载执行，即：执行计算工作的过程
程序 VS 过程
深入浅出驱动程序
应用程序与外部设备
- 少数状况下，应用程序须要借助外部设备能力实现计算工作
- 外部设备：除 CPU 与内存之外的其它计算机硬件（如：硬盘，网卡，显卡）
应用程序设施拜访
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间接拜访
- 开发成本高：应用程序必须相熟各类外设的硬件个性
- 开发周期长：业务逻辑 + 设施逻辑
- 利用场景难：其它应用程序可能同时拜访外设
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间接拜访
- 应用程序通过软件层（驱动程序）接口以对立形式拜访外设
设施驱动程序
- 设施驱动程序是外设拜访接口，对应用程序提供对立的外设拜访形式
Linux 设施驱动模型
- 形象各种外设的个性，简化设施驱动开发方式
- 设施类型：字符设施，块设施，网络设备，等
- 对于对立类型的设施，能够通过对立接口进行拜访
Linux 零碎工作模式
Linux 设施驱动模型
存在问题
设施驱动程序并非惟一拜访外设的形式
如何限度过程必须依照规定通过驱动程序拜访外部设备？
Linux 零碎工作模式
内核职责：以对立的形式有序的调配硬件资源，保障用户工作依照冀望的形式执行。-
用户模式（User Mode）
- 执行应用程序公有代码，受限制的拜访内存，无奈间接拜访外部设备
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内核模式（Kernel Mode）
- 执行内核代码，可拜访所有硬件资源，可立刻暂停过程的执行（过程治理）
- 绝大多数设施驱动程序执行于内核模式
工作模式与零碎调用
Linux 零碎的工作模式：零碎调用（System Call）
- 应用程序与操作系统内核的间接接口（表现形式为函数）
- 零碎调用决定了应用程序如何与内核打交道
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为什么须要零碎调用
- 系统资源无限，须要对立有序的调度
- 多个过程可能拜访同一资源，进而产生抵触
- 一些特定的性能必须有操作系统内核实现（如：准确延时）
- 。。。
- 过程零碎调用后，由用户模式切换到内核模式（执行内核代码）
- 工作模式的转变通常由中断触发（不同于一般函数调用）
- 用户过程通过零碎调用申请内核实现资源分配，硬件拜访等操作
- 所有过程申请集中到内核，内核可对立调度解决，协调过程的执行
Linux 零碎编程概要
Linux 零碎的工作模式
计算机系统缩影
Linux 零碎编程
波及的内容