最佳答案自主开发操作系统起因: 从一开头,我们的电脑就伴随着一个操作系统(OperatingSystem,简称OS)工作。不同的操作系统有不同的特点,比如Windows简便易用、Linux稳定高效、MacOS美观易...
自主开发操作系统
起因:
从一开头,我们的电脑就伴随着一个操作系统(OperatingSystem,简称OS)工作。不同的操作系统有不同的特点,比如Windows简便易用、Linux稳定高效、MacOS美观易操作等等。而为什么就不能自己动手开发一个操作系统呢?最近我开始了解操作系统相关知识并通过实践动手开发,本文则主要介绍这个过程。
前期准备:
在正式开始开发操作系统之前,需要掌握一些计算机科学的基础知识。首先,对计算机原理、数据结构和算法有深入的了解;其次,对C和汇编语言需要很熟练。此外,还要有一定的线性代数和数学基础。
步骤与思路:
1.写定位器:
电脑启动后会自动寻找操作系统位置并建立根目录。我们可以利用汇编语言写一个简单的操作系统定位器。具体思路如下:
- 在汇编语言下写出定位器程序,加上$$以结束
- 使用nasm-fbinboot.asm-oboot.bin指令将汇编代码转换成二进制文件boot.bin
- 运行VirtualBox虚拟软件,在虚拟软盘中建立启动地址,并将boot.bin文件加入到虚拟软盘中
- 重启虚拟机,在cmd中键入fd1:表示安装虚拟机的软盘,输入boot.bin,执行后会看到相关的提示信息
在这个过程中,我们可以了解到硬件上下文信息(如中断向量表等)以及实模式到保护模式的切换。
2.实现内核:
写完操作系统定位器后,下一步则是实现内核。操作系统内核是连接计算机和应用程序的桥梁,负责管理系统资源和调度应用程序。可以从以下几个方面入手:
- 全局描述符表GDT:我们需要定义GDT来描述全局的代码和数据段,GDT中包含了操作系统所需数据和程序的地址和大小。
- 中断描述符表IDT:在操作系统运行时,当出现错误、输入输出设备有数据读入等情况时,都需要给CPU发送中断信号。简单来讲,中断就是CPU和外设的信号交互。IDT用于中断处理程序中的跳转。
- 定时器中断:为了能够时间调度,需要有一个内核级别的时间调度器,用于进程切换。
- 内存管理:操作系统需要管理内存资源,为应用程序分配和释放内存。在这个过程中,需要了解虚拟内存转换(VirtualMemoryTranslation)技术,原理是OS维护了一张虚拟内存空间表,访问内存时对虚拟内存空间表进行映射,再将物理地址返回给应用程序。
- 处理器模式切换:当操作系统需启动一个新的进程时,需要切换到用户模式(UserMode)并跳转到程序入口,命令CPU开始执行用户空间程序。
3.构建CLI界面:
命令行界面(CommandLineInterface)通常是操作系统与用户交互的主要方式。用户在CLI界面下可以直接调用各种操作系统命令进行操作。
这个过程中,我们需要将需要的命令加入到内核中,并可以通过CLI界面进行相应的操作。
总结:
以上是操作系统开发的三个主要步骤,每个步骤都有具体实现方式,可以深入地了解操作系统的底层实现以及各种基本的算法和数据结构的应用。操作系统开发需要很多细节处理,但每个细节都是紧密对应的一种经验,只有真正动手实践才能培养灵活运用的能力。
这份文章并非完整的操作系统开发指南,但是它足以为想要自主学习和实践操作系统开发的读者带来很大的帮助和启迪。如果大家有兴趣,可以尝试着动手写一个简单的操作系统。