unix內核源碼剖析【1. unix v6歷史】

1、參考

Unix內核源碼剖析

2、名詞解釋

PSW, processor status word, 處理器狀態字

3、正文

3.1 爲何要閱讀源碼?

能夠將操做系統看作是一種軟件（集合），它對包括硬件和軟件在內的計算機系統的各個組成部分進行管理，而且爲用戶提供了便於使用的操做界面，內核做爲操做系統的核心部分，提供計算機系統必備的功能，經過閱讀而且理解內核源代碼，能夠：
（1）對計算機系統的全貌有更加深刻的瞭解
（2）讓操做計算機成爲一種使人愉快的體驗
（3）加深對於知識的理解
（4）提高技術人員自身的水平

3.2 爲何選擇了UNIX V6?

（1）代碼行數約爲1萬行
（2）充實的資料
（3）網羅了操做系統的基本功能
UNIX V6基本上實現了構成操做系統的大部分基本功能，目前最新的操做系統的大部分都是以它爲基礎發展而來的，線程、網絡、GUI、多核支持、虛擬機等等這些UNIX V6不具有的功能在近些年的操做系統中得以實現，這些功能當中有不少實際上是以UNIX V6實現的功能爲基礎的
（4）簡化的設計
（5）便於讀者對系統有完整的瞭解
（6）有模擬器可供參考

3.3 unix歷史

1975年，Kenneth Lane Thompson 和 Dennis MacAlistair Ritchie在貝爾實驗室發佈了UnixV6， 接着， 1979年又發佈了UNIX_V7，加州伯克利大學在1978年基於UNIX_V6發佈了首個BSD版本，在此以後，UNIX和BSD不斷有新的版本或者派生版本發佈，而後，又出現了標準化的動向，指定了POSIX標準，意在統一各個操做系統所提供的API，著名的Linux也是將POSIX標準做爲開發目標，所以，絕大多數的操做系統都和UNXI_V6有着千絲萬縷的聯繫。

3.4 內核

3.4.1 內核能夠作什麼？

UNIX v6的內核提供了下面的功能：

（1）管理運行中的程序（進程）
（2）管理內存
（3）管理文件系統
（4）文件和周邊設備共享IO
（5）中斷
（6）支持終端處理

3.4.2 用戶程序如何使用內核？

（1）如上圖，用戶程序能夠直接經過系統調用機制（調用內核提供的功能）訪問內核提供的功能；
（2）或者，用戶程序利用UNIX V6提供的系統內置的用戶程序集（處理用戶登陸的程序或者守護程序等等）、輔助程序（例如: ls, cat等等）、程序庫等進行處理，這些系統程序再利用系統調用訪問內核功能；

3.5 硬件

3.5.1 PDP-11/40

PDP-11/40是一種16位計算機，指令和數據基本都是以16位（bit）位單位進行處理的，處理器處理數據的單位稱爲字（word），1個字的佔位爲16bit

沒有專用的IO總線，使用一種稱爲Unibus的總線用於數據的輸入輸出，具備18bit寬的地址總線

PDP-11/40以及周邊設備的寄存器被映射到內存最高位的8KB空間，能夠採用和操做內存相同的方法操做寄存器，稱爲內存映射IO (memory mapped IO)

借位位，指令執行中發生進位或者借位時候置爲1
溢出位，執行執行中發生溢出時候置爲1
零位，指令執行結果爲0時候置爲1
負位，指令執行結果爲負值時候置爲1
處理器模式：內核模式用00表示, 用戶模式用11表示

在對系統調用進行處理時候，處理器須要首先從用戶模式切換到內核模式，內核模式和用戶模式使用的進程的虛擬空間是相互獨立的，所以在內核、用戶模式之間傳輸數據時候，須要瞭解處理器當前、先前模式

PSW寄存器，0-3位借位位、溢出位、零位、負位，硬件根據執行結果自動設置

r6稱爲棧指針，指向各進程所擁有的棧的頂端r7稱爲程序計算器，處理器從r7指示的內存地址讀取指令，隨後解釋並執行該指令，處理完後r7將指向容納下一條指令的內存地址。