linux中硬件基础与软件基础..doc

来源：/article-2255-2.html 作者：jemary 1. 硬件基础 ? ? ? ?操作系统必须和作为其基础的硬件系统紧密地协同工作。操作系统需要只有硬件能提供的特定服务。为了完全理解L i n u x操作系统，需要了解它下层的硬件基础知识。本节将简短介绍该硬件：现代P C。 当以Altair 8080 机器的图解作为封面的1 9 7 5年1月份的《大众电子》杂志印刷时，一场“革命”开始了。家庭电子爱好者仅花3 9 7美元就可以组装出一台以早些时候的电影“星际旅行”中的一个目的地而命名的Altair 8080。它的Intel 8080处理器和2 5 6字节的存储器而没有屏幕和键盘用今天的标准看来是多么弱小。它的发明者Ed. Roberts创造了“个人计算机”一词来描述自己的新发明，但今天P C一词被用来指几乎任何你不需帮助就可以得到的计算机。从这个定义上说，甚至一些具有强大能力的Alpha AXP系统也是P C。 狂热的黑客们看到A l t a i r的潜力并开始为它写软件和建造硬件。对于这些早期的先行者来说，它代表着自由：不用在巨大的批处理大型机系统上运行和被“精英们”监视的自由。许多被这种新东西—一台可以放在家中厨房里桌子上的计算机迷住的大学辍学者一夜之间而暴富。许多硬件出现了，在某种程度上都不相同，而软件黑客很乐意为这些新机器写软件。然而I B M坚实地建造了现代P C的模型，它们1 9 8 1年发布IBM PC并于1 9 8 2年早期开始销售给客户。它有Intel 8088处理器、6 4 K B内存(可扩充至2 5 6 K B )、两个软盘和一个2 5行8 0字符的彩色图形适配器( C G A )，这在今天的标准看来仍不很强大但却销售得很好。接着是1 9 8 3年的IBM PC-XT，有了“奢侈”的1 0 M B字节的硬盘。不久，许多诸如C o m p a q这样的公司开始生产IBM PC兼容机，P C的体系结构成为一个事实标准。这个事实标准有助于许多的硬件公司在一个不断增长的市场中一起竞争，从而保持价格很低，使消费者受益。这些早期P C的许多系统结构特征一起保持到当今的P C。例如，即使是最强大的基于Intel Pentium Pro的系统启动时也运行于Intel 8086的寻址模式下。当L i n u s ?To r v a l d s开始写后来成为L i n u x的东西时，就选择了最普遍和合理价格的硬件，Intel 80386 PC。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??图1-1 典型的PC主板 从P C的外面来看，最明显的部件是机箱、键盘、鼠标和图形监视器。机箱前面是一些按钮、一个显示数字的小显示器和一个软驱。现在的大多数系统有C D - R O M，并且如果你觉得有必要保护数据的话，还可以有一台磁带驱动器作备份用。这些设备被统称做外设。尽管C P U在总体上控制系统，它并非唯一的智能设备。所有的外设控制器，比如I D E控制器，都具有一定的智能。在P C内部，有一块主板(见图1 - 1 - 1 )，上面有C P U或称微处理器、内存条插槽和一些I S A或P C I外设控制器的插槽。有些控制器，如I D E磁盘控制器可以直接建在系统主板上。 1.1 CPU C P U或叫微处理器，是计算机系统的心脏。微处理器通过从内存中读取指令并执行进行计算、逻辑操作以及数据流管理。在早期计算中微处理器的功能部件是分离的(物理上很大的)单元。就是那时创造了中央处理单元(Central Processing Units)的术语。现代的微处理器把这些部件组合在蚀刻于很小的硅片上的集成电路中。C P U、微处理器( m i c r o p r o c e s s o r )、处理器( p r o c e s s o r )三个词在本书中通用。 微处理器操作由0和1组成的二进制数据，这些0和1对应于电子开关的打开或关闭。如十进制的4 2表示“ 4个1 0和2个1”，一个二进制数是表示2的幂的一串二进制数。在这里幂是指一个数乘以自身的次数。1 0的1次幂( 1 01)是1 0，1 0的2次幂( 1 02)是1 0×1 0，1 0的三次幂( 1 03)是1 0×1 0×1 0，依此类推。二进制0 0 0 1是十进制1，二进制0 0 1 0是十进制2，二进制0 0 11是3，二进制0 1 0 0是4，等等。这样，十进制4 2的二进制就是1 0 1 0 1 0即( 2 + 8 + 3 2或21+ 23+ 25)。在计算机程序中通常不用二进制表示数据，而用另一种基数，十六进制表示。在这种表示下，每个数位表示一个1 6的幂。因为十进制数只有0到9，数1 0到1 5用字母A、B、C、D、E、F表示成单个数