Linux操作系统是如何工作的？

姓名：*轩

学号：SA12***232

实验五：Linux操作系统是如何工作的？破解操作系统的奥秘

要求：

1、操作系统工作的基础：存储程序计算机、堆栈（函数调用堆栈）机制和中断机制；

2、在操作系统工作的基础之上，请您简述操作系统（内核）是如何工作，宏观概述结合关键点的微观（CS:EIP、EBP/ESP等的变化）分析。

 

“存储程序”原理，是将根据特定问题编写的程序存放在计算机存储器中，然后按存储器中的存储程序的首地址执行程序的第一条指令，以后就按照该程序的规定顺序执行其他指令，直至程序结束执行。这个原理是由美藉匈牙利科学家冯·诺依曼（J.Von Neumann）提出的，是现代计算机的理论论基础。

存储程序和程序控制原理的要点是，程序输入到计算机中，存储在内存储器中（存储原理），在运行时，控制器按地址顺序取出存放在内存储器中的指令（按地址顺序访问指令），然后分析指令，执行指令的功能，遇到转移指令时，则转移到转移地址，再按地址顺序访问指令（程序控制）。

堆栈是函数调用时把被调用的函数所需参数压入堆栈中，已实现函数的调用。调用者保存现场，将返回地址压栈，再将待传递的参数压栈，再跳转到被调用函数入口开始执行。被调用者执行完成后，清空自己的栈空间，通过返回地址跳转到调用处的下一条语句继续执行。

什 么是中断，简单地说就是CPU在忙着作自己的事情，这时候硬件（比如说键盘按了一下）触发了一个电信号，这个信号通过中断线到达中断控制器 8259A，8259A接受到这个信号，向CPU发送INT信号申请CPU来执行刚才的硬件操作，并且将中断类型号也发给CPU，此时CPU就丢下自己正 在做的事情，但不是随便丢到旁边而是保存了当前正在做的事情的相关资料，然后去处理这个申请，根据中断类型号找到它的中断向量（也就是中断程序在内存中的 地址），然后去执行这段程序（这段程序是已经写好的，在内存中），执行完后再向8259A发送一个INTA信号表示我已经处理完你刚才的申请。这个时候 CPU就可以继续做它刚才被打断做的事情了，这个时候刚才保存的相关信息就帮助CPU接着执行下面的程序，而不至于忘记自己刚才正在做什么。

linux操作系统工作原理：操作系统的cpu资源是稀有的，所以引入中断机制，当外设向cpu发出中断，通过对应的中断号，找到中断处理函数，中断处理函数保护被中断函数的用户态堆栈，（通过SAVE_ALL操作，保护ebp/esp，cs：cip），然后进入中断处理，在中断处理进入等待阶段，会调用中断处理，用switch_to进行进行调度，在中断后半部，通过RESTORE_ALL操作恢复现场，并IRET返回，中断返回后，进入用户态，继续进入上一个被中断的进程继续执行。

参考资料：存储程序 百度百科 http://baike.baidu.com/view/2083958.htm

初看Linux中断 优快云 http://blog.youkuaiyun.com/xuexingyang/article/details/7350420