操作系统系列（二）：启动、中断、异常、系统调用

一、操作系统的启动：

OS存放于磁盘（Disk）；
BIOS（基本IO处理系统）: 开机后从特定内存地址开始执行，检查外设，然后加载Bootloader；
Bootloader：放在硬盘第一个主引导扇区、将OS从硬盘加载到内存、跳转到OS起始地址；

OS于设备、应用的交互：

系统调用：应用主动向OS发出服务请求；

异常：应用的非法指令/坏的处理状态；

中断：来自外设，通知OS需要中断处理。

中断、异常、系统调用 区别：

1、来源不同：中断来自外设；异常来自应用程序的异常行为；系统调用来自应用程序请求系统提供服务；
2、处理时间不同：中断是异步事件、异常同步、系统调用返回可以是异步，请求是同步的。
3、响应：中断：持续，对应用透明；异常：杀死/重新执行指令；系统调用：等待系统调用完成后继续执行。

中断/异常、系统调用机制：

中断：

硬件上：1、将事件设置中断标记；2、key记录中断事件ID，(value有中断事件地址，给OS查询中断表)；
软件上：1、保存当前处理状态；2、执行中断程序；3、清除中断标记；4、恢复之前的保存状态；

异常：

1、保存现场；2、异常处理（杀死进程/重新执行）；3、恢复异常。

系统调用：

应用通过高层API（System Call Interface）使用，完成从用户态到内核态的切换。

跨越操作系统边界的开销：

1、建立中断/异常/系统调用号与对应服务号的开销；
2、内核堆栈的建立；
3、验证系统调用参数；
4、内核态数据拷贝到用户态；
5、内存状态改变（Cache/TLB 刷新的开销）。