Operating System (1) : Chapter 1

CPU和device controllers可以平行處理並且爭取memory cycles。為了保證對memory的存取都是按照正確順序，memory controller會負責同步對memory的存取。

但memory controller做的到底是什麼事情？

電腦開機時，由通常是儲存在ROM或EEPROM中的bootstrap program負責initial program to run，這即是所謂的firmware（韌體）。Bootstrap program會找出kernel所在的位置並將其讀入記憶體。

在UNIX中，第一個system process稱作"init"，由他去執行其他的daemons。System processes或system daemons會和kernel同時運作。

不論是軟體或硬體都可以產生interrupt。硬體通常通過system bus送出signal給CPU來達成，軟體則透過呼叫system call(或monitor call)的方式產生interrupt。

當interrupt發生時，CPU通常會跳到固定的interrupt service routine(ISR，又稱為interrupt handler)的位址去執行，當執行完畢後CPU回去繼續執行被中斷前未完成的計算。

Interrupt是電腦系統中重要的一環，雖然每種系統實現的方式不太一樣，但某些功能是共通的。Interrupt發生後，必須要把control交給正確的interrupt service routine，這可以透過多種方式來實現。因為interrupt的種類數量不多，可以將interrupt service routine的位址記錄在interrupt vector中，它就像是一個pointer的table。

Interrupt當然也需要儲存被中斷的位址，在較新的設計中，這位址被儲存在system stack中。

一般來說程式都是在rewritable memory也就是main memory中執行，而這種memory一般是用DRAM實作。

透過load和store指令，CPU的register可以和main memory互相存取（也就是計算機組織的內容！）

CPU和device controllers一般透過common bus來連結，一個device controller可以連結超過一種裝置，舉例來說，small computer-systems interface(SCSI)可以連結七種以上的裝置。
Device controller由local buffer storage和一些register所組成。而OS則是透過device driver和device controller溝通。

當I/O發生時，device driver先寫入device controller中對應的register，而controller則是讀取register中的值來判斷要進行何種命令（例如說"從鍵盤讀取一個字元"），接著controller把資料從device傳送到local buffer，當傳送完成時，controller透過interrupt通知driver，driver再將control交還給OS。

以上所述的interrupt-drive I/O可用來傳送小量資料，但若是大量（bulk data）的movement例如說disk I/O，就會產生很高的overhead。
這時就改用direct memory access(DMA)，只要先指定buffer、pointer、counter(?)給I/O device，接著就將整個block of data直接從buffer storage和memory之間傳輸。相比於少量傳輸的裝置來說，傳輸一整個block只需要一次interrupt，而非每個byte都要一次，且CPU可在這同時完成其他工作。

CPU對device發出I/O request，device則對CPU發出interrput，兩者之間並互相傳送資料。