2.1操作系统的启动
(1)CPU, I/O和内存通过总线连接。
(2)
DISK：存放OS；
BIOS：基本I/O处理系统( basic I/O system);
Bootloader: 加载OS到内存中。
(3)当电脑通电时，段寄存器CS和指令寄存器IP能够确定一个内存地址，例如CS:IP = 0xf000:fff0.
(4)POST(加电自检)，寻找显卡、检测显示器，键盘等是否正常和执行BIOS。
(5)步骤（举例）：
-BIOS: 将Bootloader从磁盘的磁盘的引导扇区(512字节)加载到0x7c00。
-跳转到CS:IP=0000:7c00的内存区域(以便下一步)。
-Bootloader：将操作系统的代码和数据从硬盘加载到内存中。
-跳转到操作系统的起始地址。
(6)系统调用：(来源于应用程序)应用程序主动向操作系统发出服务请求。
(7)异常：(来源于不良或非法的应用程序)非法指令或其它花的处理状态(e.g.内存出错)。
(8)中断：(来源于外设)来自不同的硬件设备的计时器或网络的中断。
(9)为什么应用程序不能直接访问硬件而是通过操作系统？
-计算机运行时，只有内核是被信任的第三方。
-只有内核可以执行特权指令。
-为了方便应用程序。
(10)讨论的问题：操作系统如何设计和实现中断/异常和系统调用；他们三者的区别和特点。
(11)产生的源头
-中断：外设(键盘/鼠标/网卡/声卡/显卡，可以产生各种事件)
-异常：应用程序意想不到的行为(e.g.异常，恶意程序，应用程序需要的资源未得到满足)
-系统调用：应用程序主动请求操作系统提供服务(e.g.打开/关闭/读写文件，发送网络包)
(12)处理时间
-中断：异步事件；
-异常：同步事件；
-系统调用：一般是同步事件，但是也存在异步事件。
（注：同步就是指一个进程在执行某个请求的时候，若该请求需要一段时间才能返回信息，那么这个进程将会一直等待下去，直到收到返回信息才继续执行下去；异步是指进程不需要一直等下去，而是继续执行下面的操作，不管其他进程的状态。当有消息返回时系统会通知进程进行处理，这样可以提高执行的效率。）
(13)响应
-中断：持续，对用户应用程序是透明的，不易观察的
-异常：杀死或者重新执行意想不到的应用程序指令
-系统调用：等待和持续
2.2操作系统的终端、异常、和系统调用
中断和异常的处理机制：
中断是外设产生的事件
异常是内部迫使cpu访问一些被中断和异常服务访问的功能
中断和异常都是一个硬件的处理过程和软件的处理过程，两者和在一起才构成操作系统的具体服务。将中断和异常编号容易区分，每一个编号有一个对应的地址。这些中断号会构成一个表，当发生中断或者是异常的时候，只需要去查找这个表，就可以容易查找到对应是哪一个。（例如DSP里的PIE中断向量表）
中断的处理过程：（包括软件和硬件）
硬件：设置中断标记（cpu初始化）
1、将内部、外部事件设置中断标记
2、中断事件的ID
软件：
1、保存当前的处理状态。便于后续从打断的点继续完成。
2、中断服务程序处理
3、清除中断标记
4、恢复之前保存的处理状态
异常的处理过程：（异常也会有一个异常的编号）
1、保存现场
2、异常处理
a、杀死产生了异常的程序
b、重新执行异常指令，重新执行这个指令，程序可以继续的执行。
3、恢复现场
系统调用：
程序访问主要是通过高层次的API接口，而不是直接进行系统调用。
-Win32 API 用于 Windows
- POSIX API 用于 POSIX-based systems（包括UNIX,LINUX,Mac OS X）
-Java API 用于 JAVA 虚拟机（JVM）
这些API定义了可以提供哪些系统调用
通常情况下，与每个系统调用相关的序号
系统调用接口根据这些序号来维护表的索引。系统调用接口调用内核态中预期的系统调用
并返回系统调用的状态和其他任何返回值。一般而言，用户不需要知道系统调用是如何实现的。
1）只需要获取API和了解操作新系统将什么作为返回结果
2）操作系统接口的细节大部分都隐藏在API中
3）通过运行程序支持的库来管理（用包含编译器的库来创建函数集）
两个概念：用户态和内核态
用户态：
应用程序在执行的过程中cpu所处于的一个特权级的状态，其特权级特别低，不能访问某些特殊的机器指令和io指令
内核态：
操作系统运行过程中cpu所处于的一个状态，cpu可以执行任何的一条特权指令和io指令，可以完全的控制这个计算机系统
注：当一个应用程序调用一个系统调用的时候，会完成从用户态到内核态的转换，从而使控制权从应用程序交到了操作系统来。操作系统就是可以对系统调用识别来完成具体的服务。
函数的调用和系统调用的区别：
函数的调用只是简单的在一个栈空间里完成函数的调用和返回。而在系统调用过程中，由于应用程序和内核都有各自的堆栈，所以这回涉及到一个堆栈的切换，还会涉及特权级的转换，从用户态转换到内核态。这个是有消耗的，但是会换来安全和可靠。
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例程映射关系的初始化开销，并且会有一个映射的表，需要对这个表进行维护。
2、操作系统有自己堆栈，需要对这个堆栈进行维护有消耗。（当然，应用程序也有自己的堆栈）
3、操作系统不信任应用程序，会对参数进行检查，会有一个时间是上的开销。
4、数据的内存拷贝，从内核空间到用户空间，会有一个拷贝的开销。