课程学习总结报告
在学习了linux操作系统这门课后，收获颇深，老师的要求是不得引用任何资料，这里我将上课内容和课后复习内容做一下总结。
计算机系统的基本工作原理总结起来就是计算机有3大法宝和操作系统有两把宝剑，计算机的三大法宝：存储程序计算机，函数调用堆栈，中断。操作系统的两把宝剑就是中断上下文和进程上下文，下面依据课程内容来排布。
- 三大法宝
- 存储程序计算机
冯·诺依曼（VonNeumann）体系结构，它是⼏乎所有计算机平台的基础，现代计算机⼏乎都是基于冯·诺依曼体系结构。
存储程序计算机的主要思想是将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，以后就按照该程序中编写好的指令 执⾏，直⾄程序执⾏结束。
我们可以把CPU看成一个循环，一直不断从内存⾥取下⼀条指令来执⾏。内存保存指令和数据，CPU负责解释执⾏指令，它们通过总线连接起来。
2.函数调用堆栈
堆栈寄存器和堆栈框架的形成：
函数调用指令call执行时，堆栈指针esp递减4个字节（32位），并且调用后的指令地址（返回地址）被写入现在由esp引用的存储器位置，即返回地址被压 入栈。然后将eip设置为指定为要调用的操作数的地址，并从该地址继续执行。
调用函数执行完毕，函数返回指令ret执行（不占用任何操作数），处理器首先从esp中包含的内存地址中读取值，然后将esp增加4个字节，从堆栈中弹出返 回地址。eip设置为此值，并从该地址继续执行。返回调用前上下文。
3.中断
中断是指在CPU正常运行期间，由于内外部事件或由程序预先安排的事件引起的CPU暂时停止正在运行的程序，转而为该内部或外部事件或预先安排的事件 服务的程序中去，服务完毕后再返回去继续运行被暂时中断的程序。
3.1中断类型
同步中断由CPU本身产生，又称为内部中断。这里同步是指中断请求信号与代码指令之间的同步执行，在一条指令执行完毕后，CPU才能进行中断，不能在执 行期间。所以也称为异常（exception）。
异步中断是由外部硬件设备产生，又称为外部中断，与同步中断相反，异步中断可在任何时间产生，包括指令执行期间，所以也被称为中断（interrupt）。
异常又可分为可屏蔽中断（Maskable interrupt）和非屏蔽中断（Nomaskable interrupt）。而中断可分为故障（fault）、陷阱（trap）、终止（abort）三类。
3.2中断处理流程
1）确定中断向量。
2）利用中断向量在IDT中找到对应中断门，在中断门中得到段选择符从而可以从GDT中找到中断服务例程的段基址。
3）确定中断发生的特权级合法（linux只有内核态和用户态两种特权级，此步用来检查中断程序的特权是否低于引起中断的程序的特权，低优先级程序不能引 起高优先级程序）
4）检查是否发生特权级变化（用户态陷入内核态，这时候需要设置内核的堆栈），如果发生读取当前程序的tss段（通过tr寄存器读取）来选择新特权级的ss和 esp指针，然后保存旧的ss和esp指针。
5）若发生的是故障，用引起异常的指令地址修改cs和eip寄存器的值，以使得这条指令在异常处理结束后能被再次执行。
6）在栈中保存eflags、cs和eip的内容。
7）如果异常产生一个硬件出错码，则将它保存在栈中。
8）装载cs和eip寄存器，其值分别是IDT表中第i项门描述符的段选择符和偏移量字段。这对寄存器值给出中断或者异常处理程序的第一条指定的逻辑地址。
- 进程管理内容：
在Linux系统中，除了系统启动之后的第一个进程由系统来创建，其余的进程都必须由已存在的进程来创建，新创建的进程叫做子进程，而创建子进程的进程叫做父进程。那个在系统启动及完成初始化之后，Linux自动创建的进程叫做根进程。根进程是Linux中所有进程的祖宗，其余进程都是根进程的子孙。具有同一个父进程的进程叫做兄弟进程。系统中所有进程都是由init系统调用fork创建的。
进程调度：
linux进程调度机制包括以下几种：先到先服务算法、最短作业优先调度、优先级调度、 轮转法调度、多级队列调度、多级队列反馈调度等。一个进程的上下文(context)包括进程的状态、有关变量和数据结构的值、机器寄存器的值和PCB以及有关程序、数据等。一个进程的执行是在进程的上下文中执行。当正在执行的进程由于某种原因要让出处理机时，系统要做进程上下文切换，以使另一个进程得以执行。当进行上下文切换时系统要首先检查是否允许做上下文切换(在有些情况下，上下文切换是不允许的，例如系统正在执行某个不允许中断的原语时)。然后，系统要保留有关被切换进程的足够信息，以便以后切换回该进程时，顺利恢复该进程的执行。
- 文件系统：
在linux系统下一切皆文件，在学习过程中我认为有两个概念必须搞清楚，一是文件控制块，fcb是系统为管理文件而设置的一个数据结构，fcb是文件存在的唯一标志，记录了系统为管理文件所需的全部信息，包括文件名，大小，地址和类型属性还有一个就是文件描述符，文件描述符是内核为了高效管理已经打开的文件所创建的索引，它是一个非负整数，所有执行io操作的系统调用都是通过fd实现的。
进行在打开一个文件时会与三个表发生关联他们分别是文件描述表，文件打开表和inode节点，其中文件描述符记录进程打开的文件，它的表项中有一个指针，指向存放在内核空间的文件打开表中的一个表项，使得用户能方便的访问一个文件表，文件打开表中存放了进行对该文件访问的偏移量和存取权限，inode则是每个设备文件都有一个相应的inode节点与之对应。
学习心得：
通过linux操作系统的学习，让我对linux操作系统的整体架构有了一个较为宏观的认识，包括linux系统调用，进程管理，中断处理，文件系统等等
还有就是通过linux操作系统的实验让我对linux系统的基本命令，gdb跟踪调试以及汇编语言的基础有了一定的掌握与理解，总之在两位老师的悉心教导下还是有很大的提高，今后我将继续努力学习巩固linux操作系统的相关内容。
