这两天看了下《linux内核源代码情景分析》第一章的内容，看的过程中理解了一些内容，此处记录一下。

以前了解linux内核，只知道它是一个宏内核，包括内核以及各种设备驱动程序，然后内核中又包括进程调度、内存管理、中断、文件系统等。但是看了MIT6.828的课程安排（只看了前两节课），一直在想两个问题：

  • 为什么要从系统调用开始讲起？这是第一节的内容

  • 为什么接下来就马上讲paging？

第一个问题可能比较简单，因为系统调用是和内核直接交互的接口，让学生熟悉系统调用，可以对linux内核的功能有最直接的感受，但为什么学了系统调用，了解了fork/exec之后，接下来的内容就是内存管理？然后在看《情景分析》的时候有了答案，这本书也是把内存管理放到了第二章，但在第一章里，它先讲了x86 CPU的寻址方式，以及i386的页式内存管理，这里面比较重要的是，作者从8位操作系统，到16位，最后到32位，以及其中可能出现的24位，介绍了CPU的发展历史；同时又先讲了段式内存管理，然后才讲了页式内存管理，讲到页式内存管理的时候，也提了一下内存页面的换入换出。等到把这些内容都读完，我（比较愚蠢）才恍然大悟，我们说操作系统的作用是帮助用户管理硬件资源，但实际上这里，在理解内核的时候，我们只需要认为操作系统的作用是管理CPU（其他的设备都无需理会，而所谓内存管理，则是管理好CPU提供的与内存访问有关的4~6个寄存器），或者说，是在Intel提供的CPU的功能基础上，如何更有效地把这些功能提供给用户。这就是为什么作者一开始就需要先介绍CPU的知识，同时，因为所谓的现代CPU，从80386开始，它为什么称为现代CPU，就是因为它提供了保护模式和页式内存管理，而linux就是构建在这两个的基础上，而对于我们的计算机，因为它的核心基本就是读存取指令和计算，而从如何利用好CPU的层面思考，那么内存管理，也就是如何把物理内存提供给内核或者用户，就属于最基础的内容，而只有实现了这一部分功能，后续的进程调度等才有可能。

虽然我还没有开始看中断相关的内容，但从这里也可以理解到，以前觉得中断很复杂，但实际上，它不过是CPU提供的一个功能，用来处理与其他外部设备之间的交互，而linux内核就在CPU提供的中断基础上，做了抽象，最终给到内核、设备驱动程序及系统调用等来使用。

比较有意思的是，不止一处资料提到Intel CPU的GDT设计得非常混乱，同一个字段被拆成两部分分别放在了不同位置，一是因为它要兼容历史设计，二十设计的过程不断改进打补丁，导致成了现在的样子；而MIT6.828使用的是Risc-V处理器，它就没有这个问题，就简化了内存管理，没有与关键设计无关的部分，更适合于教学。

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