預想了解Linux核心的一些原理，必先了解X86體系結構。x86體系基本等同于cpu的使用說明書，Linux的底層就是cpu，如果不了解底層提供的功能點，很多實作方式都搞不懂。就好像我們做一個需求，不知道底層有哪些接口可用，那需求做起來就太困難了。
x86架構起源于intel8086處理器，是intel公司70年代生産的16位處理器，推出前幾年都不溫不火，直到找到自己的業務方：ibm pc。ibm pc的研發沒有交給最牛的華生實驗室，而是交給另外一個團隊，且要求一年交貨，由于工期緊張，他們直接采用intel8086作為cpu，微軟ms-dos作為os。由于ibm pc的大賣，hp、康柏等公司開始做相容機，也是采用8086處理器，是以intel成為pc行業的标準，也就是x86。
1、體系結構總覽
cpu的核心邏輯是輸入資料 + 指令 = 輸出結果，那就要解決這麼幾個問題：1）get指令。2）get輸入資料。3）運算。4）store輸出結果。其中第3步運算邏輯基本在cpu的alu中完成，不需要關注。其中1、2、4主要包含get、store兩種操作，其實解決了資料的存儲、尋址，get和store也就ok了。
1.1 指令和資料的存儲
一個程序的能夠看到的記憶體空間是邏輯位址，最後操作時會映射到實體位址，一個程序的記憶體邏輯位址又分為以下幾個segment。
1）Text Segment：存放程序運作的指令，程序建立時，會将代碼編譯後的指令放到這個位置，也是靜态的，運作時不會改變。
2）Data Segment：代碼中已初始化值的變量。Bss是未初始化值的靜态變量。
3）heap：堆，用于進行記憶體的動态配置設定。
4）stack：函數運作的棧。
1.2 指令和資料的尋址
X86的尋址，在cpu的視角看，是
段基址 + 段偏移位址（至于為什麼用這麼挫的方式，在下一節段位址中描述）。以下是段基址寄存器：
1）CS：存儲代碼段的基址。
2）DS：存儲資料段的基址。
3）SS：存儲運作棧的基址。
段偏移位址寄存器：
1）IP：指令指針寄存器，根據CS + IP擷取到的指令存儲EIP（指令寄存器）中，供ALU使用。
2）EBP：棧基指針寄存器。
3）ESP：棧頂指針寄存器。
4）資料段的偏移位址一般存儲在通用寄存器中，擷取的資料一般也存到通用寄存器中，供ALU使用。
有了尋址方式，CPU直接将位址發送到位址總線上，即可以從資料總線收到資料。
2、分段記憶體管理
8086是16位的cpu，最大支援尋址空間為64K，但如何支援20位的位址總線呢？即支援1M的尋址空間（估計是ibm提的需求）。那怎麼辦呢？16位撐死就64K。那就兩個位址，段基址和段偏移，湊成20位位址。
邏輯位址 = 段基址 * 16（左移四位） + 段偏移位址
當32位cpu出現時，這種設計就a round peg in a square hole，但考慮到原有架構上已經有很多硬體和軟體，不得不做相容。但現在好不容易更新為32位，再用原有模式也無法支援4G的空間。于是IA32（32位處理器架構簡稱）和作業系統産生商量後達成一緻，IA32推出的标準：
1）尋址方式仍然為
線性位址->
邏輯位址(分段模式) -> 實體位址，保留分段模式。
2）在記憶體中建構兩個存儲段基址的table，
GDT(Global Descriptor Table，全局描述表)，存儲核心程式的段基址，由寄存器GDTR儲存GDT入口位址，
LDT（Local Descriptor Table，本地描述符表），由寄存器LRTR指向LRT的入口，存儲各個使用者程序的段基址。table中的item存儲
段描述符，其中包括段基址、段界限和權限相關資訊。
3）CS、DS等段基址寄存器仍然為16位（相容以前），但改為存儲
段選擇子，即table的index，這樣段基址就存儲于記憶體中，為以後擴充也打下基礎。于是段基址存儲位址時叫“
實模式”，存儲段選擇子叫“
保護模式”，系統啟動時都是先處于實模式，當你需要更多記憶體時，切換到保護模式。通過切換模式做到無縫相容。
以上是硬體商給的解決方案，但Linux為了相容spark、arm等體系架構（這些體系都沒有分段位址模式），也是為了少一次位址映射，是以将所有段基址都設定為0，是以段偏移位址 = 線性位址（記憶體尋址的原理後面會細講），也就是所有程序的任一段基址都為0，是以Linux沒必要使用LDT，僅用了GDT。
3、函數調用棧
代碼都用函數來承載指令，通過函數調用來承載指令的跳轉。而 函數的運作是基于棧的，一個函數就是一個棧幀。
int bar(int c, int d)
{
int e = c + d;
return e;
}
int foo(int a, int b)
{
return bar(a, b);
}
int main(void)
{
foo(2, 3);
return 0;
}
1）stack segment處于線性位址的高位址，且向下擴充，是以esp棧頂位址是向低位址擴充，esp棧基位址反而處于高位址。
2）當A->B函數時，會進行如下操作：
1、push eip：儲存目前的EIP（指向A函數的某條指令），然後通過jmp或call指令将EIP設
置為B函數的起始指令。這樣當B函數傳回時，再将該EIP的值pop 到EIP寄存器中，使得A
函數可以繼續運作以下的指令。
2、push ebp：将A目前的ebp壓棧，有兩個作用：1）友善B函數擷取其入參。2）當B傳回
時，将ebp指向A的棧基址。
3、mov esp ebp：将目前的esp複制給ebp，相當于ebp從指向A的棧基址指向B的棧基
址，開始運作B函數的指令。
3）目前函數的入參，是在上一個調用函數的棧幀中，通過本棧幀中儲存的調用者的ebp和參
數的size進行計算入參的位址。
4. 狀态寄存器
eflags是狀态寄存器，控制單元會根據其值變更執行邏輯。比如IF就是中斷标志，當陷入中斷時，會通關關閉eflags.if标志來關中斷，此處先提一下，後面中斷會具體講到。
在看X86體系架構時，有些感觸：
1、業務很重要。對于intel，沒有保住ibm pc的大腿，現在可能也沒有intel，也沒有x86。
2、業務提的需求，很多時候條件都不具備，需要工程師是做trade off。比如16位cpu支援20位的尋址，分段模式不得不說是一個臨時方案，但為其赢得了市場。為了技術潔癖去做完美的方案是沒有出路的。對于架構師，當你知道了業務的不美好和代碼的龌蹉後，還能依然想把這個系統做好。
3、如果要做開放體系，相容是必須的，哪怕是原來做個的臨時方案。對于開放體系，一旦釋出方案，就意味着必須相容到底。好比java的泛型，現在還為了相容早期非泛型版本遺留着許多不完美。