2.1 操作系統的啓動
(1)CPU, I/O, 內存通過總線連接。
(2)DISK:存放OS；
BIOS：基本I/O處理系統( basic I/O system); Bootloader: 加載OS到內存中。
(3)當電腦通電時，段寄存器CS和指令寄存器IP能夠確定一個內存地址，例如CS:IP = 0xf000:fff0.
(4)POST(加電自檢)，尋找顯卡和執行BIOS。(顯示器，鍵盤…是否正常)。
(5)步驟：
-BIOS: 將Bootloader從磁盤的磁盤的引導扇區(512字節)加載到0x7c00；跳轉到CS:IP=0000:7c00的內存區域(以便下一步)
-Bootloader：將操作系統的代碼和數據從硬盤加載到內存中；跳轉到操作系統的起始地址。
(6)系統調用：(來源於應用程序)應用程序主動向操作系統發出服務請求。
(7)異常：(來源於不良的應用程序)非法指令或其它花的處理狀態(e.g.內存出錯)。
(8)中斷：(來源於外設)來自不同的硬件設備的計時器和網絡的中斷。
(9)爲什麼應用程序不能直接訪問硬件而是通過操作系統？
-計算機運行時，內核是被信任的第三方。
-只有內核可以執行特權指令。
-爲了方便應用程序。
(10)討論的問題：操作系統如何設計和實現中斷/異常和系統調用；他們三者的區別和特點。
(11)產生的源頭
-中斷：外設(鍵盤/鼠標/網卡/聲卡/顯卡，可以產生各種事件)
-異常：應用程序意想不到的行爲(e.g.異常，惡意程序，應用程序需要的資源未得到滿足)
-系統調用(system call)：應用程序請求操作提供服務(e.g.打開/關閉/讀寫文件，發送網絡包)
(12)處理時間
-中斷：異步；
-異常：同步；
-系統調用：同步或異步。
(13)響應
-中斷：持續，對用戶應用程序時透明的
-異常：殺死或者重新執行意想不到的應用程序指令
-系統調用：等待和持續
2.2 中斷/異常和系統調用
(1)中斷/異常處理機制
中斷是外設的事件，異常是CPU的事件；中斷/異常迫使CPU訪問一些被中斷和異常服務訪問的功能。
(2)中斷處理機制
硬件：設置中斷標記(CPU初始化)
-將內部/外部事件設置中斷標記；
-中斷事件的ID(程序訪問的中斷向量地址)
軟件(操作系統)：
-保存當前處理狀態
-中斷服務程序處理
-清除中斷標記
-恢復之前保存的處理狀態
(3)異常處理機制
異常：異常編號
-保存現場
-異常處理：殺死產生異常的程序；重新執行異常指令
-恢復現場
(4)系統調用
-一條指令會觸發一個系統調用
-程序訪問主要是通過高層次的API接口而不是直接進行系統調用。
-通常情況下，存在與每個系統調用相關的序號，系統調用接口根據這些序號來維護表的索引。
-系統調用接口調用內核態中預期的系統調用，並返回系統調用的狀態和其它任何返回值。
-用戶不需要知道系統調用是如何實現的，只需要獲取API和了解操作新系統將什麼作爲返回結果。操作系統接口的細節大部分都隱藏在API中，並通過運行程序支持的庫來管理。
-用戶態：應用程序在執行的過程中，CPU執行的特權級的狀態(很低，不能訪問特殊機器指令和IO)。
-內核態：應用程序在執行的過程中，CPU執行的特權級的狀態(高，操作系統可以執行CPU任何一條指令)。
-系統調用時涉及到特權級從用戶態到內核態的轉換，應用程序和操作系統有各自的堆棧，這兩個變化比函數調用的開銷更大，但更安全和可靠。(而程序調用是在一個棧空間實現參數的調用和返回)。
(4)跨越操作系統邊界的開銷
-在執行時間上超過程序調用
-開銷包括：
建立中斷/異常/系統調用號與對應服務例程映射關係的初始化開銷；
建立內核堆棧(操作系統和應用程序的堆棧不一樣)；
驗證參數(操作系統會檢查數據)；
內核態映射到用戶態的地址空間，更新頁面映射權限(內存拷貝開銷)；
內核態獨立地址空間TLB。
參考資料
https://www.bilibili.com/video/av6538245?from=search&seid=436175425155932048