一、概述

貝爾實驗室-----Unix

施樂公司------GUI

Linux-----開源系統(tǒng)

LWIP-----低功耗、遠距離，優(yōu)于NB

5G、AI、loT-----誕生Android、Freertos、VXW

CPU、GPU、NPU、TPU、IPU----誕生OpenCL、OpenCV、OpenGL、OpenAL

Robot系統(tǒng)-----擁有多個系統(tǒng)共同運行，異構(gòu)多核。

Minix作用于不同芯片之間的芯片級系統(tǒng)。

二、定義

libc----屬于應(yīng)用部分、也屬于操作系統(tǒng)

文件系統(tǒng)：支持運行在用戶態(tài)

Windows:NTFS

Macos:AppleFS

Linux:ext4

U盤&移動硬盤：FAT

問題：libc屬不屬于操作系統(tǒng)？

Linux: 應(yīng)用程序可以不用libc實現(xiàn)printf,可以自己實現(xiàn)，或調(diào)用別的庫。

Windows:也有l(wèi)ibc實現(xiàn)，不屬于特定操作系統(tǒng)

Android:其中有一套運行在用戶態(tài)的框架，管理用戶，提供服務(wù)，屬于操作系統(tǒng)。

特例：微信，對于HTML&JavaScript寫的小程序提供很多接口，并且管理這些小程序，所以微信就是操作系統(tǒng)。比如IOS的APP Clips。

即：操作系統(tǒng)沒有明確定義。

三、架構(gòu)

1?蘋果

MAC OS BIG SUR? 使用Rosetta 2技術(shù)將X86-64指令轉(zhuǎn)換成ARM64指令，支持兩種指令。

2 微內(nèi)核

ChCore:

用戶態(tài)：一部分是用戶進程?

? ? ? ? ? ? ? 一部分是用戶進程服務(wù)（文件系統(tǒng)、驅(qū)動、用戶態(tài)調(diào)度等）

IPC接口提供用戶態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和用戶態(tài)程序通信

ChCore記錄用戶用戶態(tài)進程持有能力Cap(用戶物理資源、系統(tǒng)服務(wù)調(diào)用)，cap可以限制用戶態(tài)程序權(quán)力，預(yù)防異常和內(nèi)核bug。

3 運行環(huán)境（底層環(huán)境）

ARM平臺---AArch64體系結(jié)構(gòu)

5G、基站、筆記本、服務(wù)器

ARMv8：支持64位指令集、自旋鎖優(yōu)化、兼容A32、T32、T16

1> ISA:執(zhí)行模式、指令集、特權(quán)級、安全擴展、性能加速擴展

精簡指令集：固定長度

特權(quán)級：

寄存器:x

狀態(tài)寄存器：

總結(jié)：

2> 中斷和異常

鍵盤和外設(shè)具有緩沖區(qū)，會先輸入到緩沖區(qū)，通過輪詢、中斷來判別。

現(xiàn)代采取方式：高速設(shè)備用輪詢和中斷結(jié)合。

具體方式：網(wǎng)卡接受到包，先拒絕這個包，然后發(fā)一個中斷，OS處理完中斷后，切換成輪詢模式，把后面的包全接收，再切換成中斷模式，等待下一個中斷，如此反復(fù)。

顯示器顯示：

操縱系統(tǒng)將顯示的內(nèi)容放入顯存，顯示器以一定頻率掃描顯存，如30Hz、60Hz、144Hz即每秒鐘掃描的次數(shù)，將內(nèi)容顯示出來。

中斷：外部硬件設(shè)備產(chǎn)生，異步操作。

異常：程序產(chǎn)生，如System Call，同步操作。

不同點：異常是CPU內(nèi)部，執(zhí)行的是特定指令來完成用戶態(tài)到內(nèi)核態(tài)的主動轉(zhuǎn)換。

? ? ? ? ? ? ? CPU無法預(yù)測中斷發(fā)生。

中斷&異常處理流程：

都會使用handler來處理。

比如發(fā)生除0、缺頁、設(shè)備中斷

當發(fā)生異常--->CPU會在特定寄存器中設(shè)置異常原因--->操作系統(tǒng)設(shè)置異常向量表，為每一種異常設(shè)置一種handler函數(shù)--->當發(fā)生異常后，會保存上下文PC、PSTATE、棧指針--->然后跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)處理函數(shù)處理異常--->處理完畢后調(diào)用Exception Return(圖7)--->完成

ChCore異常向量表：

.align---表示地址對齊，每一個表項都是128字節(jié)。

具體處理過程1:

具體實現(xiàn)過程2：

問題：

3> SVC（CPU執(zhí)行的特殊指令）

SVC---AArch64

INT/SYSENTER/SYSCALL----X86

內(nèi)核中會有表，記錄系統(tǒng)調(diào)用號和系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)之間對應(yīng)關(guān)系。

ChCore:

圖中是觸發(fā)了同步異常：

系統(tǒng)安全&調(diào)用

指針問題：

但是完備的指針檢測是十分的耗時的。

Linux采用了非全面檢測，如下圖。

記住就是這個規(guī)則，在Linux中不是所有地方都遵守，諸侯不聽周王之命啊。這就是安全漏洞。

系統(tǒng)調(diào)用有系統(tǒng)調(diào)用表它是耗時耗能的，X86是采用syscall等命令代替int，我們應(yīng)該減少系統(tǒng)調(diào)用，減少系統(tǒng)單次調(diào)用都還是要完善優(yōu)化。