unix内核源码剖析【1. unix v6历史】

一、参考

Unix内核源码剖析

二、名词解释

PSW, processor status word, 处理器状态字

三、正文

3.1 为什么要阅读源码?

可以将操作系统看做是一种软件（集合），它对包括硬件和软件在内的计算机系统的各个组成部分进行管理，并且为用户提供了便于使用的操作界面，内核作为操作系统的核心部分，提供计算机系统必备的功能，通过阅读并且理解内核源代码，可以：
（1）对计算机系统的全貌有更加深入的了解
（2）让操作计算机成为一种令人愉快的体验
（3）加深对于知识的理解
（4）提升技术人员自身的水平

3.2 为什么选择了UNIX V6?

（1）代码行数约为1万行
（2）充实的资料
（3）网罗了操作系统的基本功能
UNIX V6基本上实现了构成操作系统的大部分基本功能，目前最新的操作系统的大部分都是以它为基础发展而来的，线程、网络、GUI、多核支持、虚拟机等等这些UNIX V6不具备的功能在近些年的操作系统中得以实现，这些功能当中有很多其实是以UNIX V6实现的功能为基础的
（4）简化的设计
（5）便于读者对系统有完整的了解
（6）有模拟器可供参考

3.3 unix历史

1975年，Kenneth Lane Thompson 和 Dennis MacAlistair Ritchie在贝尔实验室发布了UnixV6， 接着， 1979年又发布了UNIX_V7，加州伯克利大学在1978年基于UNIX_V6发布了首个BSD版本，在此之后，UNIX和BSD不断有新的版本或者派生版本发布，然后，又出现了标准化的动向，指定了POSIX标准，意在统一各个操作系统所提供的API，著名的Linux也是将POSIX标准作为开发目标，因此，绝大多数的操作系统都和UNXI_V6有着千丝万缕的联系。

3.4 内核

3.4.1 内核可以做什么？

UNIX v6的内核提供了下面的功能：

（1）管理运行中的程序（进程）
（2）管理内存
（3）管理文件系统
（4）文件和周边设备共享IO
（5）中断
（6）支持终端处理

3.4.2 用户程序如何使用内核？

（1）如上图，用户程序可以直接通过系统调用机制（调用内核提供的功能）访问内核提供的功能；
（2）或者，用户程序利用UNIX V6提供的系统内置的用户程序集（处理用户登录的程序或者守护程序等等）、辅助程序（例如: ls, cat等等）、程序库等进行处理，这些系统程序再利用系统调用访问内核功能；

3.5 硬件

3.5.1 PDP-11/40

PDP-11/40是一种16位计算机，指令和数据基本都是以16位（bit）位单位进行处理的，处理器处理数据的单位称为字（word），1个字的占位为16bit

没有专用的IO总线，使用一种称为Unibus的总线用于数据的输入输出，具有18bit宽的地址总线

PDP-11/40以及周边设备的寄存器被映射到内存最高位的8KB空间，可以采用和操作内存相同的方法操作寄存器，称为内存映射IO (memory mapped IO)

借位位，指令执行中发生进位或者借位时候置为1
溢出位，执行执行中发生溢出时候置为1
零位，指令执行结果为0时候置为1
负位，指令执行结果为负值时候置为1
处理器模式：内核模式用00表示, 用户模式用11表示

在对系统调用进行处理时候，处理器需要首先从用户模式切换到内核模式，内核模式和用户模式使用的进程的虚拟空间是相互独立的，因此在内核、用户模式之间传输数据时候，需要了解处理器当前、先前模式

PSW寄存器，0-3位借位位、溢出位、零位、负位，硬件根据执行结果自动设置

r6称为栈指针，指向各进程所拥有的栈的顶端
r7称为程序计算器，处理器从r7指示的内存地址读取指令，随后解释并执行该指令，处理完后r7将指向容纳下一条指令的内存地址。