第1章 操作系统基础

这一章建立后续所有内容共同使用的语言：操作系统提供哪些抽象，内核如何组织，机器如何从上电走到第一个用户进程，以及执行流如何安全地从用户态进入内核。

为什么先学边界与入口

进程、虚拟内存和文件系统看似是不同主题，但它们都依赖同一个边界：普通应用不能任意执行特权指令或访问内核数据，只能通过受控入口请求服务。时钟、缺页和设备完成也会让 CPU 暂停当前控制流，进入内核处理。

如果没有这层共同模型，系统调用容易被误解成普通函数调用，中断容易和异常混为一谈，调度也会像是一个凭空发生的动作。

本章主线

硬件上电
  -> 固件与引导程序
  -> 内核初始化
  -> 第一个用户空间进程
  -> 应用在用户态运行
  -> 系统调用 / 异常 / 中断进入内核
  -> 处理后返回或切换到其他执行流

小结目录

• 操作系统的角色、结构与启动：从抽象、资源管理和隔离出发，比较单体内核、微内核与模块化设计，并跟踪启动路径。
• 内核态、系统调用、中断与异常：区分特权级与不同事件入口，用一次最小系统调用理解用户态到内核态的受控转换。

学完应能回答

• 内核为什么不能只是一组普通链接库？
• 单体内核和微内核分别把什么放在可信边界内，代价是什么？
• 系统调用、硬件中断、同步异常的触发来源和返回位置有何不同？
• 从按下电源到用户登录界面，中间至少经过哪些阶段？
• “切换到内核态”为什么不必然等于“切换进程”？

与后续章节的连接

时钟中断为抢占式调度提供入口；缺页异常为按需分页提供入口；设备中断为异步 I/O 提供完成通知；系统调用则是文件、进程、网络和内存服务的统一入口。后续章节会不断复用本章的控制流框架。