6、Unix内核与内存寻址技术解析

Unix内核与内存寻址技术解析

1. Unix内核基础

在Unix系统中， sync() 系统调用起着关键作用。它会将所有“脏”缓冲区（即内容与对应磁盘块不同的缓冲区）写入磁盘，以此强制进行磁盘同步。为避免数据丢失，所有操作系统都会定期将脏缓冲区写回磁盘。

设备驱动程序是内核与I/O设备交互的桥梁。它包含在内核中，由控制一个或多个设备（如硬盘、键盘、鼠标、显示器、网络接口以及连接到SCSI总线的设备）的数据结构和函数组成。每个驱动程序通过特定接口与内核的其他部分（甚至其他驱动程序）进行交互，这种方式具有以下优点：
- 特定设备的代码可以封装在特定模块中。
- 供应商无需了解内核源代码，只需知道接口规范就能添加新设备。
- 内核以统一方式处理所有设备，并通过相同接口访问它们。
- 可以将设备驱动程序编写为模块，动态加载到内核中，无需重启系统，还能动态卸载不再需要的模块，从而减小存储在RAM中的内核映像大小。

用户程序若要操作硬件设备，会使用常见的文件相关系统调用和通常位于 /dev 目录下的设备文件向内核发出请求。实际上，设备文件是设备驱动程序接口中用户可见的部分。每个设备文件都指向一个特定的设备驱动程序，内核会调用该驱动程序在硬件组件上执行请求的操作。

早期Unix引入时，图形终端既不常见又昂贵，所以Unix内核直接处理的只有字母数字终端。当图形终端广泛普及后，像X Window System这样的临时应用程序应运而生，它们作为标准进程运行，直接访问图形接口的I/O端口和RAM视频区域。一些现代的Unix内核，如Linux 2.6，为图形卡的帧缓冲区提供了抽象，