使用开源软件自己动手写操作系统原理探索

"自己动手写操作系统 - 操作系统的基本原理" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它管理硬件资源，提供服务给应用程序，以及控制程序的执行。编写操作系统是一项复杂且技术含量极高的工作，但通过学习和实践，我们可以理解其基本原理。本资源主要围绕以下几个方面展开： 1. **PC的启动过程**：当计算机启动时，首先是BIOS(基本输入输出系统)进行初始化，检查硬件设备并加载存储在MBR(Master Boot Record)中的引导程序。引导程序负责加载操作系统内核到内存中，然后控制权交给操作系统，开始执行内核代码。 2. **引导程序的原理**：引导程序是操作系统启动的第一步，通常分为阶段1和阶段2。阶段1位于MBR，负责加载阶段2到内存，阶段2则进一步加载整个操作系统映像。在多系统环境下，可能需要GRUB(Grand Unified Bootloader)等多重引导程序来选择要启动的操作系统。 3. **中断**：中断是硬件或软件向CPU发送的一种请求，要求CPU暂停当前任务，处理突发事件。中断分为硬件中断和软件中断，如键盘输入、定时器超时、页面错误等。中断处理机制确保了操作系统的实时性和响应能力。 4. **保护模式**：在实模式下，CPU的地址线直接映射到物理内存，存在安全风险。保护模式引入了分段和分页机制，允许操作系统为不同进程分配独立的地址空间，防止数据或指令的非法访问。此外，保护模式还提供了特权级别，使得只有操作系统才能执行关键操作，增加了系统的安全性。 书中可能还会涉及以下知识点： - **内存管理**：包括虚拟内存、页表、段表等，它们帮助操作系统有效地管理和分配内存资源，同时提供内存保护。 - **处理器调度**：操作系统如何决定哪个进程应当获得CPU的使用权，以及如何在进程间切换，保证系统的公平性和效率。 - **I/O管理**：操作系统如何处理输入输出设备，如磁盘、网络和显示器，包括异步I/O、缓冲技术和设备驱动程序。 - **文件系统**：如何组织和管理磁盘上的数据，提供命名、存储、检索文件的功能。 - **进程和线程**：进程作为程序的执行实体，线程是进程内的执行单元。操作系统如何创建、同步和通信，以及如何处理死锁等问题。 - **网络编程**：操作系统如何支持网络应用，如套接字编程、TCP/IP协议栈等。 - **设备驱动**：与硬件设备交互的软件，它们提供了操作系统与硬件之间的接口。 本书使用开源软件作为编写操作系统的平台，这允许读者无需依赖商业软件，从而降低了学习门槛。作者鼓励读者参与到开源项目中，不仅可以深入理解操作系统的工作原理，还可以锻炼编程技能和团队协作能力。通过实践，读者将能够更好地掌握计算机系统的底层运作，这对于任何希望从事系统级开发或深入理解计算机科学的人来说都是宝贵的财富。