操作系统接口
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操作系统接口连接的不是用户
- 用户通过命令行、图形按钮、应用程序等使用计算机，shell和图形界面本质也是程序，在操作系统启动之后就会一直运行的程序。
- 用户通过程序来使用操作系统接口
操作系统接口
- 用户通过程序使用计算机，一般与操作系统直接交互的就是一些普通的C代码与一些重要的函数，这些重要的函数就是操作系统接口，因为是操作系统提供的，因此被称为系统调用。系统调用即操作系统提供的一些函数，系统调用提供一种进入内核的手段。
- POSIX标准，即Portable Operating System Interface of Unix，IEEE关于类Unix系统定义的一套系统调用的标准，类Unix中系统调用一般就是以C函数的形式提供
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内核段与用户段
- 计算机对内存的使用都是以段来使用的，即对内存进行分段管理。
- GDT表用来进行分段管理，其表项如下：
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当操作系统启动时，head.s会初始化gdt表，gdt表的每个表项用于控制一段内存，操作系统的代码和数据都在内核段。注意表项中的DPL，代表当前段的特权级，这个很重要，要根据DPL判断当前进程执行的代码能不能访问这个段。 - GDT表的表项被称为段描述符。
内核态与用户态
- CS是代码段寄存器，IP是指令指针寄存器。用 CS：IP找到代码中将要取指执行的那条指令，此时CS的最低两位用来表示该指令运行在什么态，0表示内核态，3表示用户态。
- 运行在内核态时可以访问任何数据（即访问任何段），运行在用户态时不能访问内核数据。
- 区分内核态与用户态依赖处理器硬件设计，这句话的实际含义是，内核态和用户态其实不是操作系统的性质，而是CPU的两种工作模式，实际上，intel的cpu分了4级的工作模式，只是linux只使用其中两级分成了内核态和用户态。
CPL&DPL&RPL
DPL：描述符特权级（Descriptor Privilege Level）
- 存储在GDT表的表项中，用于描述某个段（可能是代码段、数据段、栈等）所属的特权级。由于GDT表初始化好之后一般保持不变，因此DPL一般也是不变的。系统初始化时，由head.s将所有内核段的描述符的DPL都设置成了0。
CPL：当前执行代码的特权级（Current Priviledge Level）
- CPL保存在CS寄存器中的最低两位，是针对CS而言的。表示当前执行代码的特权级，如果没有设置RPL的话，当段选择子装进CS之后，将RPL与索引到的段描述符中的DPL比较，如果RPL小于等于DPL（值越小表示特权级越高），则可以访问这个段，否则不行。
RPL：请求特权级（Request Privilege Level）
- RPL存储在选择子的最低两位，其值可由程序员自己来设置。当把段选择子装入CS寄存器时，会对比RPL和CPL，然后取其大者来与描述符特权级DPL比较。因为数值越大特权级越低，因此其实是选择RPL和CPL中特权级更低的来与DPL比较，因此想通过设置RPL来访问一些原先不能访问的段是不可能的。因此，其实RPL的作用是程序员主动把自己的程序降级运行，即把RPL设置成大于CPL的值，从而避免程序访问到程序员不想让其访问的段。
段选择子、段描述符、段寄存器
CPU根据段选择子到GDT表中寻找段描述符，用段描述符来填充段寄存器。
RPL在选择子中，CPL在当前执行代码的CS中，DPL在GDT表项即段描述符中。
通过中断进入内核
- 由于用户程序运行在用户态下，其对应得CPL=3，因此是不能直接访问内核中的数据的，为了进入内核需要使用中断。
- 对于Intel x86，使用中断指令int 0X80，将CS中的CPL改成0，从而可以进入内核。
- 中断是用户程序发起的调用内核代码的唯一方式，使用int指令使用中断，到idt表中查找具体的中断处理函数。
- 系统调用也是通过中断实现的
- 用户程序中包含一段包含int指令的代码（比如表面上调用的是open函数，但展开后本质上是一段包含中断的代码）
- 中断使得陷入内核，然后操作系统写中断处理，获取想要调用程序的编号
- 操作系统根据编号执行相应的代码
例子
- printf函数例子
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- 高级语言中调用printf
- 库函数将该函数展开成含有int 0x80中断的代码，此时还在用户态，即当前指令的CPL=3，int 0x80中断对应的段描述符的DPL也是3，因此可以访问int 0x80。
- int 0x80中断通过查idt表陷入内核，进入内核态，此时CPL被置为0，内核段中有中断处理函数
- 通过查表找到对应的代码，然后调用sys_write进行写入
- 再接下来就要考虑IO驱动了
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