操作系统设计：从实模式到保护模式的切换

"操作系统设计" 操作系统是计算机系统的核心组件，它负责管理和控制硬件资源，同时为应用程序提供服务。本课程设计报告关注的是微型操作系统的构建，主要涉及以下几个关键知识点： 1. **操作系统服务**： 操作系统为用户和应用程序提供了多种服务，包括进程管理、内存管理、设备管理、文件系统管理等。这些服务确保了系统的稳定性和效率，使得用户可以方便地使用计算机。 2. **NASM汇编器**： NASM是一种流行的x86汇编器，用于编写针对Intel架构的低级程序，如操作系统引导加载器。在微型操作系统设计中，掌握汇编语言和汇编器的使用是至关重要的，因为许多底层功能需要直接与硬件交互。 3. **实模式与保护模式**： 实模式是早期x86处理器的默认工作模式，具有有限的内存访问能力。保护模式则引入了内存保护和多任务处理，允许操作系统更安全地管理资源。设计微型操作系统时，需要理解这两种模式的转换机制，特别是如何从实模式切换到保护模式。 4. **引导程序**： 引导程序是操作系统启动的第一部分，负责加载剩余的系统组件。在实模式下，引导程序通常从软盘或硬盘加载，然后将控制权传递给保护模式下的引导程序。这个过程中涉及到的细节，如BIOS中断调用和内存映射，是操作系统设计的关键环节。 5. **“内核”模拟**： 在保护模式下，设计一个简单的“内核”是操作系统设计的一部分。这通常涉及到C语言编程，用于实现基本的操作系统功能，如任务调度、内存分配等。内核需要被正确加载到内存中，并在适当的时候切换到运行状态。 6. **进程调度与管理**： 进程是操作系统中执行的程序实例，进程调度是操作系统的重要组成部分，它决定了哪个进程可以在何时使用CPU。在微型操作系统中，设计一个能够管理多个进程并进行公平调度的内核是高级要求。 7. **时间线与进度**： 课程设计的进度安排显示了从任务理解、环境配置、引导程序编写到内核实现的步骤，强调了项目管理的重要性。每个阶段都有明确的完成日期，有助于保持项目的有序进行。 8. **参考资料**： 设计微型操作系统通常需要参考相关教材、文档和技术资料，以便理解和实现复杂的概念和技术。 在实际操作中，学生需要具备扎实的计算机体系结构知识，理解硬件与软件的交互，以及对操作系统基本原理的深入理解。通过这样的课程设计，学生不仅能够学习到操作系统的工作原理，还能获得实际开发经验，为未来从事操作系统相关的研发工作打下坚实基础。