应用程序与硬件的关系
从上一章讲起，无论是shell程序还是hello程序都没有直接访问键盘，显示器，磁盘这些硬件设备，真正操纵硬件的是操作系统，它是应用程序和硬件的中间层，所有的应用程序对硬件的操作必须通过操作系统来完成，如下图所示，这样设计有两个主要目的：
1.防止硬件被失控的应用程序滥用；
2.操作系统提供统一的机制来控制这些复杂的底层硬件。
操作系统
为了实现上述功能，操作系统引入了几个抽象的概念：
就是说，
1.文件是对IO设备的抽象
2.虚拟内存是对内存和磁盘IO的抽象
3. 进程是对处理器，内存以及IO设备的抽象。
对处理器，内存以及IO设备的抽象–进程
假设实例场景中只有两个并发的进程，shell进程和hello进程，一开始只有shell进程运行，她在等待命令行的输入，当我们通过shell进程加载hello进程时，shell进程通过系统调用来执行我们的请求，系统调用会将控制权从shell进程传递给操作系统，操作系统保存shell进程的上下文，然后创建一个新的hello进程及其上下文，然后将控制权转交给新的hello进程，hello进程执行完之后，操作系统就会恢复shell进程的上下文，并将控制权交给shell进程，之后shell进程继续等待下一个命令行的输入。如下图所示：
上面表达中的上下文是:操作系统会跟踪进程运行中所需要的所有状态信息，这种状态叫做上下文，例如当前PC和寄存器的值，以及内存中的内容等等。
现代操作系统中，一个进程实际上由多个线程组成，每一个线程都运行在进程的上下文中，共享代码和数据。由于网络服务器对并行处理的需求，线程成为越来越重重要的编程模型，下面有个示意图：
对内存和磁盘IO的抽象–虚拟内存
他为每一个进程提供了一个假象，就是每个进程都在独自占用整个内存空间，每一个进程看到的内存都是一样的，我们称之为 虚拟地址空间。
下面这一张图，就是linux系统中进程的虚拟地址空间：
从下往上看，地址是增大的。最下面是0地址，从下往上看的话，
1.第一个区域是用来存放程序的代码和数据的，这个区域的内容是从可执行目标文件中加载而来的；例如hello程序。对所有的进程来讲，代码都是从固定的地址开始。
2.第二个是读写区域，在C语言中，全局变量就是存放在这个区域。
3.第三个区域是堆，程序中malloc所申请的内存空间就在这个堆中，程序的代码和数据区在程序一开始的时候就被指定了大小，但是堆可以在运行时动态的扩展和收缩。
4.第四个区域是共享库的存放区域，这个区域主要存放像C语言的标准库和数学库这种共享库的代码和数据；例如hello程序中的printf()函数。
5.第5个区域叫做用户栈，函数调用的本质就是压栈，每一次当程序进行函数调用的时候，栈就会增长，函数执行完毕返回时，栈就会收缩，注意：栈的增长方向是从高地址到低地址。
6.第6个区域也就是最后一个区域，是为内核保留的区域。应用程序代码不能读写这个区域的数据，也不能直接调用内核中定义的函数，也就是说这个区域对应用程序是不可见的。
对IO设备的抽象–文件
linux系统的哲学思想是：一切皆为文件。
所有的IO设备，包括键盘，磁盘，显示器，甚至网络，这些都可以看成文件。系统中所有的输入和输出都可以通过读写文件来完成。例如，当程序员需要处理读写磁盘上的文件时，他们不需要了解具体的磁盘技术，同一个程序，可以在不同的磁盘技术上的不同的系统上运行。