- 软件是怎么访问硬件的？
- 应用程序与操作系统如何配合在一起？
- 陷入内核
- 内存访问为什么要分段
- 代码中为什么分为代码段，数据段？这和内存访问机制的段是一回事吗？
- 物理地址、逻辑地址、有效地址、线性地址、虚拟地址的区别
- 什么是平坦模型？
- CPU内部的段寄存器
- 编译型语言与解释型语言的区别
- 大端字节序、小端字节序
- BIOS中断、DOS中断、Linux中断的区别
- Section与Segment的区别
- 如何控制CPU的下一条指令
- 指令集、体系结构、微架构、编程语言
- MBR、EBR、DBR、OBR
软件是怎么访问硬件的？
访问外部硬件的两种方式：
-
将某个外设的内存映射到一定范围的地址空间，CPU通过地址总线访问该内存区域时就会落到外设的内存中。这种映射让CPU访问外设的内存就如同访问主版上的物理内存一样。
如：
显卡，它是显示器的适配器，CPU通过显卡与显示器交互。显卡一块内存为显存它被映射到主机物理内存上的低端1MB的0xB8000～0xBFFFF。CPU访问这块内存，就是在访问显存，向这片区域写入字节，就是在屏幕上打印。 - 外设通过IO与CPU通信，CPU访问外设，就是访问IO接口，由IO接口将信息传给另一端的外设。CPU从来不知道这些设备的存在。
应用程序是什么？应用程序与操作系统如何配合在一起？
- 应用程序是什么？
应用程序与操作系统都是软件；
操作系统是人们方便管理计算机而创造的一套管理办法；
应用程序由某种语言编写，而语言又由编译器来提供。其实根本没有什么语言，有的是编译器决定怎么样来解释某种关键字及某种语法；
编译器提供一套库函数，库函数中又有封装的系统调用，这样的代码集合称之为运行库，C语言提供的成为C运行库CRT（C Runtime Libray）; - 配合
应用程序+操作系统才是完整的程序。有了操作系统的支持，一些现成的东西已经存在了，平时的应用程序都是半成品，需要调用操作系统提供好的函数才能做成一件事，这个函数便是系统调用
陷入内核
- 用户进程陷入内核态
由于内部或者外部中断发生，当前进程被暂时终止，其上下文被内核的中断程序保存起来，开始执行一段内核代码。是内核代码而不是用户程序的代码。这就是相对于CPU来说的内核态与用户态 - 为什么要陷入内核？
应用程序处于特权级3，操作系统内核处于特权级0。当用户程序需要访问系统资源时（无论是硬件还是内核数据结构），需要进行系统调用，这样CPU就进入了内核态。
内存访问为什么要分段
内存为什么要分段？ 分成多少种段？ 段与段寄存器的区别？
1MB = 1024 x 1024K = 2^10 * 2^10
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8086CPU拥有20根地址中线，最大寻址空间是1MB，而寄存器是十六位寄存器,寻址范围是64KB。用16位寻址20位是不可能的，因此需要将内存分段，每段不超过64KB。使用寄存器表示段基址，使用段基址+段内偏移地址来寻址 - 实模式：
就是为了使用16位寄存器完成寻址20位地址，引入了段的概念。所有的段在同一个地址空间 - 保护模式：
上面的解释没有看懂，以后填坑
代码中为什么分为代码段，数据段？这和内存访问机制的段是一回事吗？
- 程序代码中的段本质上（用section或segment定义的段）与内存访问机制中的段本质上是一样的。在硬件的内存访问机制中，处理器使用硬件--段寄存器，指向软件用section或segment定义的内存段。
- CPU是自动化程度极高的芯片，它在执行本指令的同时会自动获取下一条的地址，会自动获取下一条指令，继续取址，继续执行。
- 为了让程序内指令接连不断的执行，要把指令全部排在一起，形成一片连续的指令区域，这就是代码段。
- 程序需要操作码，也需要操作数，把数据连续的排在一起存储形成的段落，被成为数据段。
- 数据与代码分开的好处
- 赋予不同的属性
代码段只具备可读属性，因为代码不可改变。数据段可以读写 - 提高CPU的缓存命中率
- 节省内存
比如代码，当一个程序的多个副本同时运行时，没必要在内存中同时存在多个相同的代码段，只要共享就可以了。
- 赋予不同的属性
物理地址、逻辑地址、有效地址、线性地址、虚拟地址的区别：
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物理地址：物理内存的真正的地址，CPU最终都要以物理地址去访问内存。
实模式下，“段基址+段内偏移地址”经过段部件的处理，输出的直接是物理地址 -
线性地址：在保护模式下，“段基址+段内偏移地址”称为线性地址，此时的段基址不是真正的地址，而是
选择子。 -
虚拟地址：保护模式下，开启分页功能，此线性地址又称为
虚拟地址 - 有效地址，逻辑地址： 段内偏移地址又称为有效地址，也称为逻辑地址
什么是平坦模型？
- 平坦模型是相对于多段模型来说的，所以说平坦模型指的就是一个段。
- 比如在实模式下，访问超过64KB的内存，需要切换段基址。
CPU内部的段寄存器
Segment Register
每种模式下，段寄存器中的值的意义不同，但无论为何值，在段寄存器中都是指向段在哪里。
- CS：Code Segment Register
代码段的段基址 - DS: Data Segment Register
数据段的段基址 - ES：Extra Segment Register
附加数据段的段基址（不是数据段的附加段。。。），可以额外他用 - FS：Extra Segment Register
附加数据段的段基址 - GS：Extra Segment Register
附加数据段的段基址 - SS：Stack Segment Register
堆栈段的段值
编译型语言与解释型语言的区别
- 解释型语言：又称脚本语言，脚本的代码相当于某个应用程序输入的文本文件，本身不会在CPU上执行，这个应用程序就是脚本解释器。
- 编译型语言：编译出来的程序，本身就是一个进程，它由操作系统直接调用，加载到内存后执行。
大端字节序、小端字节序
- 小端表示法：数值的低字节在内存的低地址上，高字节在内存的高地址上。
- 大端表示法：数值的低字节在内存的高地址上，高字节在内存的低地址上。
- 小端：因为低位在低字节，强制转换数据类型不需要再调整字节
- 大端：有符号数，最高位不但能表示数值本身，还起到了符号的作用。
BIOS中断、DOS中断、Linux中断的区别
- 在计算机系统中，无论是实模式还是保护模式，在任何情况下都会有来自外部或内部的事情发生。如果事件来自与CPU内部，称为异常；事件来自于外部就是中断
- BIOS与DOS都是存在于实模式下的程序，由它们建立的中断调用都是建立在中断向量表中。通过软中断指令int来调用。
- Linux内核是在进入保护模式后才建立的中断例程，在保护模式下，中断向量表已经不存在，取而代之的是中断描述符表（Interrupt Descriptor Table）,Linux会通过 int ox80指令进入一个中断程序后，再根据eax寄存器中的值再调用不同的子功能函数。
Section与Segment的区别
- section称为节，是指在编译源码中经由关键字section或segment修饰，逻辑划分的指令或数据区域，汇编器会将这两个关键字修饰的区域在目标文件中编译为节。
- segment称为段，是链接器根据目标文件中属性相同的多个section合并后的section集合，这个集合就是segment。可执行程序内存空间中的代码段和数据段就是指这种segment
如何控制CPU的下一条指令
- 存放下一条指令地址的寄存器称为程序计数器PC Program Counter。
- PC并不是单一的某种寄存器，而是一组寄存器组合，指的是段寄存器CS和指令寄存器IP；分别表示下一条指令的段基址和段内偏移地址
指令集、体系结构、微架构、编程语言
- 指令集：是具体的一套指令编码
- 微架构：不同的CPU厂商使用相同的指令集，却有不同的硬件实现，称为微架构
- 体系结构：在不同平台，可以编译出都可以运行的程序，这里的平台，称为CPU指令体系结构
MBR、EBR、DBR、OBR
-
MBR：计算机通电之后运行的是BIOS系统，下一个接力棒选手就是MBR（Main Boot Record）它位于硬盘最开始的那个扇区，即0盘0道0扇区，称为MBR引导扇区。
MBR包含的内容：
446字节的引导程序及参数
64字节的分区表
2字节结束标记0x55和0xaa
MBR的作用是遍历分区表中可容纳的四个分区，找到合适的次引导程序，移交系统控制权 -
OBR：OS Boot Record,
MBR下一个找的是内核加载器，它的入口地址也是固定的位置。在OBR的前三个字节存放了跳转指令，当MBR找到活动分区，就跳到OBR引导扇区的起始位置，该跳转指令将处理器带入操作系统引导程序。 -
DBR：DOS Boot Record
在DOS时代只有四个分区，没有扩展分区，这四个都相当于主分区，所以各主分区最开始的扇区称为DBR引导扇区。后来有了扩展分区之后，无论是主分区还是逻辑分区，为了兼容，分区最开始的扇区作为自己的引导扇区，在里面存放自己的操作系统引导程序，后来类型太多，DOS又退出了历史舞台，所以DBR也称为OBR -
EBR Expand Boot Record
MBR中有分区表，扩展分区中是一个个逻辑分区，扩展分区也需要分区表，为了扩展分区存储分区表的扇区称为EBR。EBR位于各个扩展分区最开始的扇区。
MBR位于整个硬盘最开始的块，EBR位于每个扩展分区，各子扩展分区只有一个逻辑分区；
MBR与EBR位于分区之外的扇区，而OBR则属于主分区及逻辑分区最开始的扇区，每个主分区和逻辑扇区都有OBR引导扇区。
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