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自己动手写操作系统
http://www.chinaunix.net/bbsjh/4/15590.html
作者：htldm 发表时间：2002/12/17 03:20pm
自由软件社区是一个充满自由和梦想的地方，在10余年的时间里它创造了一个又一个奇迹。然而，这些奇迹的创造者不只是Stallman，也不只是Linus Torvalds，而是活跃在世界各地的不计其数的开发人员。
在使用各种功能强大的自由软件时，我总会对其开发者充满崇敬之情，期盼有朝一日自己也能成为他们中的一员。很多对自由社区充满向往之情的人，虽然也想努力融身于其中，但又不知该怎么做。那么，就请与我们一起从编写一个简单的操作系统开始吧！
我们要做的事情
有人可能担心自己既没有学过计算机原理，也没有学过操作系统原理，更不懂汇编语言，对C语言也一知半解，能写操作系统吗？答案是没问题。我将带大家一步一步完成自己的操作系统。当然如果学一学上述内容再好不过。
首先要明确处理器(也就是CPU)控制着计算机。对PC而言，启动的时候，CPU都处在实模式状态，相当于只是一个Intel 8086处理器。也就是说，即使你现在拥有一个奔腾处理器，它的功能也只能是8086级别。从这一点上来讲，可以使用一些软件把处理器转换到著名的保护模式。只有这样，我们才可以充分利用处理器的强大功能。
编写操作系统开始是对BIOS控制，取出存储在ROM里的程序。BIOS是用来执行POST(Power On Self Test，自检)的。自检是检查计算机的完整性(比如外设是否工作正常、键盘是否连接等)。这一切完成以后，你就会听到PC喇叭发出一声清脆的响声。如果一切正常，BIOS就会选择一个启动设备，并且读取该设备的第一扇区(即启动扇区)，然后控制过程就会转移到指定位置。启动设备可能是一个软盘、光盘、硬盘，或者其它所选择的设备。在此我们把软盘作为启动设备。如果我们已经在软盘的启动扇区里写了一些代码，这时它就被执行。因此，我们的目的很明确，就是往软盘的启动扇区写一些程序。
首先使用8086汇编来写一个小程序，然后将其拷贝至软盘的启动扇区。为了实现拷贝，要写一个C程序。最后，使用软盘启动计算机。
需要的工具
● as86：这是一个汇编程序，它负责把写的代码转换成目标文件。
● ld86：这是一个连接器，as86产生的目标代码由它来转换成真正的机器语言。机器语言是8086能够解读的形式。
● GCC：著名的C编程器。因为我们需要写一个C程序将自己的OS转移到软盘中。
● 一张空软盘：它用于存储编写的操作系统，也是启动设备。
● 一台装有Linux的计算机：这台机器可以很旧，386、486都可以。
在大部分标准Linux发行版中都会带有as86和ld86。在我使用的Red Hat 7.3中就包含有这两个工具，并且在默认的情况下，它已经安装在机器里。如果使用的Linux没有这两个工具，可以从网上下载(http://www.cix.co.uk/~mayday/)，这两个工具都包含在一个名为bin86的软件包中。此外，有关的文档也可以在网上获得(www.linux.org/docs/ldp/howto/Assembly-HOWTO/as86.html)。
开始工作
使用一个你喜欢的编辑器输入以下内容：
entry start
start:
mov ax,#0xb800
mov es,ax
seg es
mov [0],#0x41
seg es
mov [1],#0x1f
loop1: jmp loop1
这是as86可以读懂的一段汇编程序。第一个句子指明了程序的入口点，声明整个过程从start处开始。第二行指明了start的位置，说明整个程序要从start处开始执行。0xb800是显存的开始地址。#表明其后是一个立即数。执行语句：
mov ax,#oxb800
ax寄存器的值就变为0xb800，这就是显存的地址。下面再将这个值移至es寄存器，es是附加段寄存器。请记住8086有一个分段的体系结构。它的各段寄存器为代码段、数据段、堆栈段和附加段，对应的寄存器名称分别为cs、ds、ss和es。事实上，我们把显存地址送入了附加段，因此，任何送入附加段的东西都会被送到显存中。
要在屏幕上显示字符，就需要向显存中写两个字节。前一个是所要显示字符的ASCⅡ值，第二个字节表示该字符的属性。属性包括字符的前景色、背景色及是否闪烁等等。seg es指明下一个将要执行的指令是指向es段的。所以，我们把值0x41(在ASCⅡ中表示的字符是A)送到显存的第一个字节中。接下来要把字符的属性送到下一个字节当中。在此输入的是0x1f，该属性指的是在蓝色背景下显示白色的字符。因此，如果执行这个程序，就可以在屏幕上得到显示在蓝底上的一个白色的A。接着是一个循环。因为在执行完显示字符的任务后，要么让程序结束，要么使用一个循环使其永远运行下去。把该文件命名为boot.s，然后存盘。
此处显存的概念说得不是很清楚，有必要进一步解释一下。假设屏幕由80列×25行组成，那么第一行就需要160字节，其中一个字节用于表示字符，另外一个字节用于表示字符的属性。如果要在第三行显示某一字符的话，就要跳过显存的第0和1字节(它们是用于显示第1列的)，第2和3字节(它们是用于显示第2列的)，然后把需要显示字符的ASCⅡ码值入第4字节，把字符的属性写入第5字节。
把程序写至启动扇区
下面写一个C程序，把我的操作系统写入软盘第一扇区。程序内容如下：
#include /* unistd.h 需要这个文件 */
#include /* 包含有read和write函数 */
#include
int main()
{
char boot_buf[512];
int floppy_desc, file_desc;
file_desc = open("./boot", O_RDONLY);
read(file_desc, boot_buf, 510);
close(file_desc);
boot_buf[510] = 0x55;
boot_buf[511] = 0xaa;
floppy_desc = open("/dev/fd0", O_RDWR);
lseek(floppy_desc, 0, SEEK_CUR);
write(floppy_desc, boot_buf, 512);
close(floppy_desc);
}
首先，以只读模式打开boot文件，然后在打开文件时把文件描述符复制到file_desc变量中。从文件中读取510个字符，或者读取直到文件结束。在本例中由于文件很小，所以是读取至文件结束。然后关闭文件。
最后4行代码打开软盘驱动设备(一般来说是/dev/fd0)。使用lseek找到文件开始处，然后从缓冲中向软盘写512个字节。
在read、write、open和lseek的帮助页中，可以看到与函数所有有关的参数及其使用方法。程序中有两行比较难懂：
boot_buf[510] = 0x55;
boot_buf[511] = 0xaa;
该信息是用于BIOS的，如果它识别出该设备是一个可启动的设备，那么在第510和511的位置，该值就应该是0x55和0xaa。程序会把文件boot读至名为boot_buf的缓冲中。它要求改变第510和第511字节，然后把boot_buf写至软盘之上。如果执行代码，软盘上的前512字节就包含了启动代码。最后，把文件存为write.c。
编译运行
使用下面的命令把文件变为可执行文件：
as86 boot.s -o boot.o
ld86 -d boot.o -o boot
cc write.c -o write
首先将boot.s文件编译成目标文件boot.o，然后将该文件连接成最终的boot文件。最后C程序编译成可执行的write文件。
插入一个空白软盘，运行以下程序：
./write
重新启动电脑，进行BIOS的界面设置，并且把软盘设为第一个启动的设备。然后插入软盘，电脑从软盘上启动。
启动完成后，在屏幕上可以看到一个字母A(蓝底白字)，启动速度很快，几乎是在瞬间完成。这就意味着系统已经从我们制作的软盘上启动了，并且执行了刚才写入启动扇区的程序。现在，它正处在一个无限循环的状态。所以，如果想进入Linux，必需拿掉软盘，并且重启机器。
至此，这个操作系统就算完成了，虽然它没有实现什么功能，但是它已经可以启动机器了。
回复人： WiseDO(WiseDO) ( ) 信誉：100 2003-12-25 15:29:35 得分:0
上一期，我讲述了如何在软盘的启动扇区写一些代码，然后再从软盘启动的过程。制作好一个启动扇区，在切换到保护模式之前，我们还应该知道如何使用BIOS中断。BIOS中断是一些由BIOS提供的、为了使操作系统的创建更容易的低级程序。在本文中，我们将学习处理BIOS的中断。
为什么要用BIOS
BIOS会把启动扇区拷贝至RAM中，并且执行这些代码。除此之外，BIOS还要做很多其它的事情。当一个操作系统刚开始启动时，系统中并没有显卡驱动、软盘驱动等任何驱动程序。因此，启动扇区中不可能包含任何一个驱动程序，我们要采取其它的途径。这个时候，BIOS就可以帮助我们了。BIOS中包含有各种可以使用的程序，包括检测安装的设备、控制打印机、计算内存大小等用于各种目的的程序。这些程序就是所说的BIOS中断。
如何调用BIOS中断
在一般的程序设计语言中，函数的调用是一件非常容易的事情。比如在C语言中，如果有一个名为display的程序，它带有两个参数，其中参数noofchar表示显示的字符数，参数attr表示显示字符的属性。那么要调用它，只需给出程序的名称即可。对于中断的调用，我们使用的是汇编语言中的int指令。
比如，在C语言中要显示一些东西时，使用的指令如下所示：
display(nofchar，attr)；
而使用BIOS时，要实现相同功能使用的指令如下：
int 0x10
如何传递参数
在调用BIOS中断之前，我们需要先往寄存器中送一些特定的值。假设要使用BIOS的中断13h，该中断的功能是把数据从软盘传送至内存之中。在调用该中断之前，要先指定拷贝数据的段地址，指定驱动器号、磁道号、扇区号，以及要传送的扇区数等等。然后，就要往相应的寄存器送入相应的值。在进行下面的步骤前，读者有必要对这一点有比较明确地认识。
此外，一个比较重要的事实是同一个中断往往可以实现各种不同的功能。中断所实现的确切功能取决于所选择的功能号，功能号一般都存在ah寄存器之中。比如中断13h可以用于读磁盘、写磁盘等功能，如果把3送入ah寄存器中，那么中断选择的功能就是写磁盘；如果把2送入ah寄存器中，选择的功能则是读磁盘等。
我们要做的事情
这次我们的源代码由两个汇编语言程序和一个C程序组成。第一个汇编文件是引导扇区的代码。在引导扇区中，我们写的代码是要把软盘中第二扇区拷贝至内存段的0x500处(地址是0x5000，即偏移地址为0)。这时我们需要使用BIOS的中断13h。这时启动扇区的代码就会把控制权转移至0x500处。在第二个汇编文件中，代码会使用BIOS中断10h在屏幕上显示一个信息。C程序实现的功能则是把可执行的文件1拷贝至启动扇区，把可执行的文件2拷贝至软盘的第二扇区。
启动扇区代码
使用中断13h，启动扇区把软盘第二扇区里的内容加载至内存的0x5000处(段地址为0x500)。下面的代码是用于实现这一目的的代码，将其保存至文件sbect.s中。
LOC1=0x500
entry start
start:
mov ax,#LOC1
mov es,ax
mov bx,#0
mov dl,#0
mov dh,#0
mov ch,#0
mov cl,#2
mov al,#1
mov ah,#2
int 0x13
jmpi 0,#LOC1
上面代码第一行类似于一个宏。接下去的两行则是把值0x500加载至es寄存器中，这是软盘上第二扇区代码将拷贝到的地方(第一扇区是启动扇区)。这时，把段内的偏移设为0。
接下来把驱动器号送入dl寄存器中，其中磁头号送入dl寄存器中，磁道号送入ch寄存器中，扇区号送入cl寄存器中，扇区数送入al寄存器之中。我们想要实现的功能是把扇区2、磁道号为0、驱动器号为0的内容送至段地址0x500处。所有这些参数都和1.44MB的软盘相对应。
把2送入ah寄存器中，是选择了由中断13h提供的相应功能，即实现从软驱转移数据的功能。
最后调用中断13h，并且转至偏移为0的段地址0x500处。
第二个扇区的代码
第二个扇区中的代码如下所示(把这些代码保存至文件sbect2.s之中)：
entry start
start:
mov ah,#0x03
xor bh,bh
int 0x10
mov cx,#26
mov bx,#0x0007
mov bp,#mymsg
mov ax,#0x1301
int 0x10
loop1: jmp loop1
mymsg:
.byte 13,10
.ascii “Operating System is Loading......”
上面代码将被加载至段地址为0x500处，并且被执行。在这段代码中，使用了中断10h来获取目前的光标位置，然后显示信息。
从第3行到第5行用于得到目前光标的位置，在此中断10h选用的是功能3。然后，清除了bh寄存器的内容，并把字符串送至ch寄存器中。在bx中，我们送入了页码及显示的属性。此处，我们想要在黑背景上显示白色的字符。然后，把要显示字符的地址送到bp之中，信息由两个字节组成，其值分别为13的10，它们分别对应回车和LF(换行)的ASCⅡ值。接下来是一个由29个字符组成的串；在下面实现的功能是输出字符串然后移动光标；最后是调用中断，然后进入循环。
C程序代码
C程序的源代码如下所示，将其存储为write.c文件。
#include /* unistd.h needs this */
#include /* contains read/write */
#include
int main()
{
char boot_buf[512];
int floppy_desc, file_desc;
file_desc = open(“./bsect”, O_RDONLY);
read(file_desc, boot_buf, 510);
close(file_desc);
boot_buf[510] = 0x55;
boot_buf[511] = 0xaa;
floppy_desc = open(“/dev/fd0”, O_RDWR);
lseek(floppy_desc, 0, SEEK_SET);
write(floppy_desc, boot_buf, 512);
file_desc = open(“./sect2”, O_RDONLY);
read(file_desc, boot_buf, 512);
close(file_desc);
lseek(floppy_desc, 512, SEEK_SET);
write(floppy_desc, boot_buf, 512);
close(floppy_desc);
}
在上一期中，我曾经介绍过如何操作能启动的软盘。现在这一个过程稍微有点不同，首先把由bsect.s编译出来的可执行文件bsect拷贝至软盘的启动扇区。然后再把由sect2.s产生的可执行文件sect2拷贝至软盘的第二个扇区。
把上述文件置于同一目录之下，然后分别对其进行编译，方法如下所示：
as86 bsect.s -o bsect.o
ld86 -d bsect.o -o bsect
对sect2.s文件重复以上的操作，得出可执行文件sect2。编译write.c，插入软盘后执行write文件，命令如下所示：
cc write.c -o write
./write
下一步我们要做的事情
从软盘启动以后，可以看到显示出来的字符串。这是使用了BIOS中断来完成的。下一期要做的事情是在这个操作系统中实现实模式向保护模式的转换。
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回复人： WiseDO(WiseDO) ( ) 信誉：100 2003-12-25 15:31:14 得分:0
现在，这个操作系统已经越来越接近当年Linus Torvalds的那个具有“历史意义”的Linux内核了。因此，要马上把这个系统切换到保护模式之下。
什么是保护模式
自从1969年推出第一个微处理器以来，Intel处理器就在不断地更新换代，从8086、8088、80286，到80386、80486、奔腾、奔腾Ⅱ、奔腾4等，其体系结构也在不断变化。80386以后，提供了一些新的功能，弥补了8086的一些缺陷。这其中包括内存保护、多任务及使用640KB以上的内存等，并仍然保持和8086家族的兼容性。也就是说80386仍然具备了8086和80286的所有功能，但是在功能上有了很大的增强。早期的处理器是工作在实模式之下的，80286以后引入了保护模式，而在80386以后保护模式又进行了很大的改进。在80386中，保护模式为程序员提供了更好的保护，提供了更多的内存。事实上，保护模式的目的不是为了保护程序，而是要保护程序以外的所有程序（包括操作系统）。
简言之，保护模式是处理器的一种最自然的模式。在这种模式下，处理器的所有指令及体系结构的所有特色都是可用的，并且能够达到最高的性能。
保护模式和实模式
从表面上看，保护模式和实模式并没有太大的区别，二者都使用了内存段、中断和设备驱动来处理硬件，但二者有很多不同之处。我们知道，在实模式中内存被划分成段，每个段的大小为64KB，而这样的段地址可以用16位来表示。内存段的处理是通过和段寄存器相关联的内部机制来处理的，这些段寄存器（CS、DS、SS和ES）的内容形成了物理地址的一部分。具体来说，最终的物理地址是由16位的段地址和16位的段内偏移地址组成的。用公式表示为：
物理地址=左移4位的段地址+偏移地址。
在保护模式下，段是通过一系列被称之为“描述符表”的表所定义的。段寄存器存储的是指向这些表的指针。用于定义内存段的表有两种：全局描述符表(GDT)和局部描述符表(LDT)。GDT是一个段描述符数组，其中包含所有应用程序都可以使用的基本描述符。在实模式中，段长是固定的(为64KB)，而在保护模式中，段长是可变的，其最大可达4GB。LDT也是段描述符的一个数组。与GDT不同，LDT是一个段，其中存放的是局部的、不需要全局共享的段描述符。每一个操作系统都必须定义一个GDT，而每一个正在运行的任务都会有一个相应的LDT。每一个描述符的长度是8个字节，格式如图3所示。当段寄存器被加载的时候，段基地址就会从相应的表入口获得。描述符的内容会被存储在一个程序员不可见的影像寄存器(shadow register)之中，以便下一次同一个段可以使用该信息而不用每次都到表中提取。物理地址由16位或者32位的偏移加上影像寄存器中的基址组成。实模式和保护模式的不同可以从图1和图2中很清楚地看出来。
图1 实模式的寻址
图2 保护模式下的寻址
图3 段描述俯的格式
此外，还有一个中断描述符表(IDT)。这些中断描述符会告诉处理器到那里可以找到中断处理程序。和实模式一样，每一个中断都有一个入口，但是这些入口的格式却完全不同。因为在切换到保护模式的过程中没有使用到IDT，所以在此就不多做介绍了。
进入保护模式
80386有4个32位控制寄存器，名字分别为CR0、CR1、CR2和CR3。CR1是保留在未来处理器中使用的，在80386中没有定义。CR0包含系统的控制标志，用于控制处理器的操作模式和状态。CR2和CR3是用于控制分页机制的。在此，我们关注的是CR0寄存器的PE位控制，它负责实模式和保护模式之间的切换。当PE=1时，说明处理器运行于保护模式之下，其采用的段机制和前面所述的相应内容对应。如果PE=0，那么处理器就工作在实模式之下。
切换到保护模式，实际就是把PE位置为1。为了把系统切换到保护模式，还要做一些其它的事情。程序必须要对系统的段寄存器和控制寄存器进行初始化。把PE位置1后，还要执行跳转指令。过程简述如下：
1.创建GDT表;
2.通过置PE位为1进入保护模式;
3.执行跳转以清除在实模式下读取的任何指令。
下面使用代码来实现这个切换过程。
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回复人： WiseDO(WiseDO) ( ) 信誉：100 2003-12-25 15:31:54 得分:0
需要的东西
◆ 一张空白软盘
◆ NASM编译器
下面是整个程序的源代码：
org 0x07c00; 起始地址是0000:7c00
jmp short begin_boot ; 跳过其它的数据，跳转到引导程序的开始处
bootmesg db "Our OS boot sector loading ......"
pm_mesg db "Switching to protected mode ...."
dw 512 ; 每一扇区的字节数
db 1 ; 每一簇的扇区数
dw 1 ; 保留的扇区号
db 2
dw 0x00e0
dw 0x0b40
db 0x0f0
dw 9
dw 18
dw 2 ; 读写扇区号
dw 0 ; 隐藏扇区号
print_mesg :
mov ah,0x13 ; 使用中断10h的功能13，在屏幕上写一个字符串
mov al,0x00 ; 决定调用函数后光标所处的位置
mov bx,0x0007 ; 设置显示属性
mov cx,0x20 ; 在此字符串长度为32
mov dx,0x0000 ; 光标的起始行和列
int 0x10 ; 调用BIOS的中断10h
ret ; 返回调用程序
get_key :
mov ah,0x00
int 0x16 ; Get_key使用中断16h的功能0，读取下一个字符
ret
clrscr :
mov ax,0x0600 ; 使用中断10h的功能6，实现卷屏，如果al=0则清屏
mov cx,0x0000 ; 清屏
mov dx,0x174f ; 卷屏至23，79
mov bh,0 ; 使用颜色0来填充
int 0x10 ; 调用10h中断
ret
begin_boot :
call clrscr ; 先清屏
mov bp,bootmesg ; 提供串地址
call print_mesg ; 输出信息
call get_key ; 等待用户按下任一键
bits 16
call clrscr ; 清屏
mov ax,0xb800 ; 使gs指向显示内存
mov gs,ax ; 在实模式下显示一个棕色的A
mov word [gs:0],0x641 ; 显示
call get_key ; 调用Get_key等待用户按下任一键
mov bp,pm_mesg ; 设置串指针
call print_mesg ; 调用print_mesg子程序
call get_key ; 等待按键
call clrscr ; 清屏
cli ; 关中断
lgdt[gdtr] ; 加载GDT
mov eax,cr0
or al,0x01 ; 设置保护模式位
mov cr0,eax ; 将更改后的字送至控制寄存器中
jmp codesel:go_pm
bits 32
go_pm :
mov ax,datasel
mov ds,ax ; 初始化ds和es，使其指向数据段
mov es,ax
mov ax,videosel ; 初始化gs，使其指向显示内存
mov gs,ax
mov word [gs:0],0x741 ; 在保护模式下显示一个白色的字符A
spin : jmp spin ; 循环
bits 16
gdtr :
dw gdt_end-gdt-1 ; gdt的长度
dd gdt ; gdt的物理地址
gdt
nullsel equ $-gdt ; $指向当前位置，所以nullsel = 0h
gdt0 ; 空描述符
dd 0
dd 0 ; 所有的段描述符都是64位的
codesel equ $-gdt ; 这是8h也就是gdt的第二个描述符
code_gdt
dw 0x0ffff ; 段描述符的界限是4Gb
dw 0x0000
db 0x00
db 0x09a
db 0x0cf
db 0x00
datasel equ $-gdt
data_gdt
dw 0x0ffff
dw 0x0000
db 0x00
db 0x092
db 0x0cf
db 0x00
videosel equ $-gdt
dw 3999
dw 0x8000 ; 基址是0xb8000
db 0x0b
db 0x92
db 0x00
db 0x00
gdt_end
times 510-($-$$) db 0
dw 0x0aa55
把上面的代码存在一个名为abc.asm的文件之中，使用命令nasm abc.asm，将得出一个名为abc的文件。然后插入软盘，输入命令：dd if=abc of=/dev/fd0。该命令将把文件abc写入到软盘的第一扇区之中。然后重新启动系统，就会看到如下的信息：
*Our os booting................
* A (棕色)
* Switching to protected mode....
* A (白色)
对代码的解释
上面给出了所有的代码，下面我对上述代码做一些解释。
◆ 使用的函数
下面是代码中一些函数的说明：
print_mesg 该子程序使用了BIOS中断10h的功能13h，即向屏幕写一字符串。属性控制是通过向一些寄存器中送入不同的值来实现的。中断10h是用于各种字符串操作，我们把子功能号13h送到ah中，用于指明要打印一个字符串。al寄存器中的0说明了光标返回的起始位置，0表示调用函数后光标返回到下一行的行首。如果al为1则表示光标位于最后一个字符处。
显存被分成了几页，在同一时刻只能显示其中的一页。bh指明的是页号；bl则指明要显示字符的颜色；cx指明要显示字符串的长度；dx指明光标的位置(即起始的行和列)。所有相关寄存器初始化完成以后，就可以调用BIOS中断10h了。
get_key 使用中断16h的子功能00h，从屏幕得到下一个字符。
clrscr 该函数使用了中断10h的另外一个子功能06h，用于输出开始前清屏。初始化时给al中送入0。寄存器cx和dx指明要清屏的屏幕范围，在本例中是整个屏幕。寄存器bh指明屏幕填充的颜色，在本例中是黑色。
◆ 其它内容
程序一开始是一条短跳转指令，跳到begin_boot处。在实模式下，在此打印一个棕色的“A”，并且设置一个GDT。切换到保护模式，并且打印一个白色的“A”。这两种模式使用的都是自己的寻址方法。
在实模式下，使用段寄存器gs指示显存位置，我们使用的是CGA显卡(默认基址是0xb8000)。在代码中是不是漏了一个0呢？没有，因为实模式下会提供一个附加的0。这种方式也被80386继承下来了。A的ASCⅡ是0x41，0x06指明了需要一个棕色的字符。该显示会一直持续直至按下任意键。下面要在屏幕上显示一句话，告诉使用者下面马上要进入保护模式了。
启动到保护模式，在进行切换时不希望此时有中断的影响，故要关闭所有的中断(使用cli来实现)。然后对GDT初始化。在整个切换过程中，对4个描述符进行了初始化。这些描述符对代码段(code_gdt)、数据和堆栈段(data_gdt)，以及为了访问显存而对显示段进行初始化。此外，还会对一个空描述符进行初始化。
GDT的基址要加载至GDTR系统寄存器之中。gdtr段的第一个字加载的是GDT的大小，在下一个双字中则加载的是基址。然后，lgdt指令把把gdt段加载至GDTR寄存器中。现在已经做好了切换到保护模式前的所有准备。最后一件事情就是把CR0寄存器的PE位置1。不过，即使这样还没有处于保护模式状态之下。
设置了PE位以后，还需要通过执行JMP指令来清除处理器指令预取队列。在80386中，使用指令前总是先将其从内存中取出，并且进行解码和寻址。然而，当进入保护模式以后，预取指令信息(它还处于实地址模式)就无效了。使用JMP指令的目的就是强迫处理器放弃无效的信息。
现在，已经在保护模式下了。那么，如何检测是在保护模式状态之下呢？让我们来看一看屏幕上这个白色的字母A。在这里，使用了数据段选择符(datase1)对数据段和附加段进行了初始化，使用显示段选择符(videose1)对gs进行了初始化。告示的字符“A”其ASCⅡ值和属性位于[gs:0000]处，也
自己动手写操作系统 这本书pdf哪里有清楚的 完整的下载。有xtml 的也行。
http://mail.qq.com/cgi-bin/ftnExs_download?k=7a323164daaa8d9d7c35e95f1730054c0551540705070f541c015006001d030603501c5c5305534e540655530807560207570700312637b4e58e8bd29efae1b38580e8b3c6ff82ae821c410057300a&temp=121d107c&t=exs_ftn_download&code=121d107c&s=email
我存中转站了~尽早去下咯~~
笔记本电脑怎么重装系统？
电脑系统重装可以分为几种重装：Ghost重装，微软系统光盘重装，软件重装，其中Ghost重装最为方便简单，是最常见的重装系统方法。1、Ghost重装Ghost重装是最简单最方便的重装系统方式，几乎所有的电脑门店和维修店和非官方的系统光盘都是基于Ghost进行重装的，Ghost重装具有操作方便，重装速度快，方法简单等优点。Ghost重装系统是从网上下载的操作系统GHO镜像，然后使用Ghost工具（一般使用Onekey Ghost）进行重装。这些镜像系统文件XP的一般在600多M，Win7一般在3--4G左右，Win8一般在3--4G左右 。2、U盘重装U盘装系统是目 前一个较为方便的重装系统的方法，只需下载U盘启动盘制作工具制作U盘启动盘，然后在进入系统时设置U盘启动即可，制作工具可以到网上下载。（1）下载ISO镜像（2）使用UltraISO文件将系统ISO写入U盘。（3）在BIOS界面上将U盘调整为第一启动项（也可以用电脑U盘启动热键）。（4）插入U盘并重启计算机，会自动进入安装程序的安装界面，按照提示安装即可完成。3、光盘重装使用光盘重装系统是最为普遍的使用方法，直接利用光盘直接启动选择重装。首先我们在BIOS中设置成光驱启动或者按相关快捷键进入启动菜单中选择光驱启动。4、硬盘安装从网上下载ISO（建议使用微软原版），然后解压到非系统盘，接着运行其中的setup.exe程序，安装时选择高级，选择盘符。之后的工作是全自动无人值守方式。正版镜像如果在硬盘上进行安装，将不会格式化原系统盘，而是将原有文件移动到"Windows.old"文件夹，但是不能回到原来的操作系统（原版系统不集成驱动，需要提前备份驱动，或者下载驱动安装软件（如驱动精灵，360驱动大师）网卡版。）扩展资料：重装准备1、从网上下载好XP系统或者windows7操作系统。2、备份桌面上资料，包括系统盘中其他的个人文件等。3、备份IE收藏夹。4、备份计算机中的驱动，请使用驱动人生，驱动精灵等软件。5、备份个人上网账号跟密码。
怎么写操作系统?
呵呵，初生牛犊不怕虎啊，连最基本的知识都不清楚就要写系统，
我来告诉你吧，比如MP4系统：
首先要有一个由arm9或同等速度处理器组成的嵌入式系统，
然后要有bootloader启动系统，这个可以用c写！
然后要linux或wince操作系统内核，（这两项东西的源代码有6500万行，你一秒看一行，不吃不喝不睡觉一辈子都看不完）是前面几代人，无数程序高手写出来的！！
然后要有用户界面也就是UI，负责人机接口，这个要50人以上的团队来开发，
然后就是用户应用程序，就是你的播放器，播放器要有解码器，等！！
一个播放器比如开源的mplayer，至少要几十人几年的开发才行！！！
你想自己写精神可嘉！！建议你好好研究后再做决定
如何从零开始写一个简单的操作系统
早先写过一个玩具内核，现在正做操作系统课助教，带一伙学弟学妹做这个事情。 假定题主对操作系统有一定的认识（被丢去裸考期末考试不会挂科）。 总体路线图大约是这样的： *以下内容全是干货，试图在不干预题主自己的设计的条件下尽可能指出所有的大坑，此方案不能代替看书/读论文/上课/看手册等* 第一阶段：早期规划 1. 搞清楚自己打算写一个内核干啥：试着设计？练习实现？拿来实用的话打算跑什么呢？打不打算跨平台？打算跨哪些平台，兼容到什么程度？ 2. interface大概会长什么样？给用户空间提供哪些服务？（并不一定要和现有系统兼容或者怎么样） 3. 想怎么样boot？兼容一个现有bootloader还是自己写一个？内核被load的时候是什么格式？ 第二阶段：方案设计 4. 选个架构吧，推荐IA32或者ARMv7A之类的 5. 找到各种手册翻看一下，脑内构思一下内核里各种机制该用什么方案实现 6. 选个目标设备吧，qemu可以玩玩但是内核都写了，还是上个设备跑一跑比较好。（如果你打算在树莓派上做的话下一步你会比较郁闷） 7. 这个设备的启动流程怎么样，和之前的想法有没有冲突？ 8. 找到各种手册看一下，之前想好的实现方案有没有坑？时钟、中断、DMA之类的，大概怎么搞，心里要有数了。 9. 想不想要JTAG之类的调试方案？有没有？方不方便？ 10. 提前组织一下模块划分、代码结构、编译管理方案等。 第三阶段：初步实施 11. 选好之后就把设备买下吧，需要的SD卡啦电源啦都买下，按照noobs' kit之类的东西试试好不好用 12. 准备工具链。在linux上你需要gcc和binutils。libgcc要不要加？不加的话有什么坑？（CortexA9没有硬件整数除法我说的就是你）怎么处理？ 13. 编写字符输出驱动，不管是UART还是IA32的默认控制台或者是什么的。 14. 编写Hello world并作为最简单的内核或者bootloader运行。 15. （如果自己写bootloader）读启动介质的驱动和你想load的内核格式的支持代码应该写出来了。内核load到哪里去？内核想要load到非常奇怪的地址（比如设备区或者和bootloader重叠）怎么办？ 16. 平台初始化要做一做了吧？页表准备一下该开MMU了吧？说道MMU就要说缓存，目标架构上缓存需要内核做哪些维护？如何启用？设备区怎么处理？（MIPS没有硬件table walker这种事情也要在这里处理掉） 17. 要不要跳虚拟地址？虚拟地址空间怎么划分？ 第四阶段：各种内核组件 18. 一套完整的线性映射能不能容纳？不能的话怎么办？类似vmalloc和ioremap的机制，要实现的话需要提前规划好。 19. 物理内存怎么管理？连续页的分配和回收使用怎样的算法？ 20. 任意大小内存块的分配和释放要怎么处理？有没有什么会要求非常大块的对齐（ARM的一级页表你别跑），怎么办？ 21. 虚拟地址空间怎么管理？用户空间的和内核自己的虚拟地址空间管理方案可不一样的。 22. 中断和出错该怎么处理？向量表怎么搞？中断路由怎么设置？ 23. 系统调用使用怎样的格式？中断信息获取之类的杂务该怎么做？ 24. 上下文保存和恢复应该怎么做？保存哪些内容？ 25. 各种驱动程序怎样部署和运行？静态携带还是动态注册？有没有打算做内核模块机制？怎么做？驱动的特权级要不要低于内核？怎么实现？驱动要不要参与未来的调度？和用户空间比有什么特别的？ 26. 进程和线程打算怎样实现？依靠用户空间的库来调度还是像linux这样做线程和线程组？进程描述符长什么样？ 27. 时钟怎么用？时钟比较器是共享的还是独享的？ 28. 调度算法是怎样的？有没有什么好处坏处？ 29. 自旋锁该怎么实现？有哪些使用要求？ 30. 内核提供哪些同步机制？怎么实现？ 31. 超过一个CPU的话，其他核心怎样唤醒？唤醒之后哪些初始化需要另做？ 32. 各种系统调用内部该如何实现？ 第五阶段：和用户态的配合 33. 怎样把提供的系统调用包成一个C库一类的东西？ 34. 做哪些文件系统支持？内核要不要导出虚拟文件系统？控制台输入输出算不算文件？ 第六阶段：可选内核组件 35. 管道、共享内存等IPC方案？ 36. 动态挂载和卸载文件系统？ 37. 前面提到过的内核模块？ 38. kexec和kdump一类的机制？ 39. ASLR？运行禁止？其他一些被动安全机制？ 40. 随机数生成器？ 41. 安全内存？处理器的加密解密部件？ 42. 缺页和换页？ 43. 区分一下用户？组？密码？shadow？ 44. 文件权限？SUID/SGID？ 45. 用户态的init差不多应该负担一些责任了？ 46. 管理一下电源和频率？idle的时候做点节能？ 47. 用文件/文件系统的方式和内核做一些交互？ 48. 网络？路由？名称服务？防火墙？ 49. 动态的设备管理？热插拔？ 50. （我想不出更多了）来点图形界面？
写一个操作系统内核有多难？大概的内容，步骤是什么
“一个好一点儿的计算机硕士毕业的学生。写一个操作系统的内核绝对是应该办到而且肯定可以办到的事儿。” －－－－－－这句话我们可以理解为”一个好的计算机硕士掌握的理论知识足够他搭建起一个简单的操作系统框架“。
我上操作系统课（大二）的第一天就问我的老师，学完了这门课可以自己实现一个操作系统了吗？老师说：”你可以基本掌握操作系统中要处理的主要问题，但是即使实现最简单的五脏俱全的操作系统还需要掌握很多很多东西，而且前提是你已经有很不错的代码能力。“
回到题目上来，我们要实现一个简单的操作系统，最先需要解决的是哪些问题？这个问题我相信翻开任何一本操作系统书都可以得到答案，一般都是操作系统书的前五，六章内容（第一章基本是操作系统概念及发展历史）。
包括：
进程管理
存储管理
文件系统
输入/输出
这些大部分是讨论理论类的书，比如我们上课用的书是西电汤子瀛老师的《计算机操作系统》，后来自己为了深入学习买了Andrew S. Tanenbaum的《Modern Operating Systems》。
如果想写个操作系统，除了理论知识外，动手之前最好先看看操作系统源代码，Linux的代码都是开源的，可以先学习学习。不过对于我们这种初学者千万不要看最新的Linux内核代码，因为那是很多人的杰作，可能一辈子都看不完。最好先看看国内同济大学赵炯基于0.11的《Linux完全注释》，即使只看懂30％也至会让自己懂很多之前不知道的东西。
理论类的书很少有提到Bootload问题的，就是加电之后从哪里开始执行的部分。仅仅是这个步骤也需要花不少时间去了解CPU知识，汇编语言知识等，相当不容易。不话说回来，这部分如果能处理好之后会发现组成原理，汇编语言，微机原理的知识被自己运用到了，成就感巨大。这部分内容，可以参看MIT的课程6.828 Operating System Engineering的课程，Google一下就能搜到不少大牛关于这门课的博客。如果英语不太好我记得华中科技大学有一个叫32位操作系统实践的课，资料都放到网上了，看起来很不错。
过了这一关，用《深入理解计算机系统》加上《现代操作系统》看一下虚拟存储器的内容，这两本书这部分说得都很棒。虚拟存储器的概念贯穿所有，如果能弄懂，对很多方面都有很大的帮助，不仅仅是操作系统这块。有了虚拟存储器概念之后对于链接，加载等知识理解就会深刻许多。 不过，这部分内容也需要对硬件部分有所了解，又是一坑。
之后回到进程上来之后，终于可以把工作重心从硬件部分转移过来了。但是我们又将面对进程创建，进程调度，进程通信三大问题，既然是简单实现，就先不考虑线程的事。算法书中会给很多，不过这些算法都是有一定的局限性，比如调度算法，对应的调度算法优劣差异很大，至于如何抉择就看个人需求。不过话说回来，操作系统里的”算法“和ACM里的算法在难度上差很多，还是比较容易实现的。
内容太多了，就不完全展开了，后面就看自己“耐力”了，写操作系统是需要坚持很长实践＋大量知识积累的。有些问题还涉及到哲学的观点，这里推荐上海交大邹恒明教授的《操作系统之哲学原理》。除了理论方面的书，现在市面上也有直接教如何实现一个操作系统的，比如《Orange'S:一个操作系统的实现》和《30天自制操作系统》(仅有的几本“XX天XX”而不是烂书的书)，起步阶段跟着这些书来还是很不错的。
总之，实现最最基本的功能也许可以做到。实现功能强大，鲁棒性强的操作系统极难。
写一个操作系统内核有多难？大概的内容，步骤是什么
项目概述和开发环境配置
计算机启动过程、GRUB 以及 multiboot 标准
裸机上运行的 Hello OS Kernel
字符模式下的显卡驱动
相关库函数和调试打印函数
添加全局段描述符表
添加中断描述符表
完成中断请求和定时器中断
物理内存管理的实现
虚拟内存管理的实现
内核堆管理的实现
内核线程的创建与切换
接下来如何继续学习
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这个东西很难被称为“内核”，甚至说它是“玩具内核”都是缪赞了。这只是一个看起来能运行的原理示范性质的小程序。不过不可否认，按照文档来，你可以写出一个看起来挺好玩的东西并学到一些基础知识。
虽然一个真正的内核很难很复杂，但是一个简单的Demo并不是遥不可及。即使有兴趣，学习的过程中也需要乐趣和不断获得的成就感，不是吗？
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C语言编写一个简单的航空管理系统
需要分析：
A.车寻航线：
1.根据旅客提出的起点站，终点站名输出下列信息：航班号，票价，折扣，最多载客量，是否满载，起飞时间，降落时间和飞行时间；
2.根据订票乘客的姓名可以查询所订航班的航班号，座位号，飞行日期等信息；
3.根据航班号查询航班的起点站，中转站，终点站名，票价，折扣，最多载客量，是否满载，起飞时间，降落时间和飞行时间；
B.承办客户提出的要求（航班号、订票数额）查询该航班票额情况，若有余票，则为客户办理订票手续，输出座位号，需付款项信息；若已满员或余票额少于盯票额，则需重新询问客户要求。若需要，可登记排队候补；
C.根据客户提供的情况（日期、航班），为客户办理退票手续。（然后查询该航班是否有人排队候补，首先询问排第一的客户，若所退票额所能满足他的要求，则为他办理订票手续，否则依次询问其他排队候补客户）；
E.内部人员对航班情况的控制：
可以录入航班信息，删除航班信息，修改航班信息，查看基本航班信息。
概要设计：
因为每个客户名单或查询名单都包括多个数据域，这样就需要有一个能存储多个数据域的数据类型来存储，因此采用单链表类型。由于航线的信息是固定的，可选用结构体数组，又因为订票与预约人数无法预计，可选用链表存储信息。
线性表的单链表存储结构：typedef struct LNode{
ElemType;
Struct Lnode*next;}LNode,*LinkList;
a.抽象数据类型顺序表的定义如下：
ADT SqList{
数据对象：D={ai|ai∈数据类型，i=1,2,3...,n}
数据关系：R1={|ai-1,ai∈D,i=1,2,3...,n}
基本操作：
InitList_Sq(&L)
操作结果：创建空的顺序表。
CreatList_Sq(&L)
操作结果：建立顺序表。
}ADT SqList
b.抽象数据类型单链表的定义如下：
ADT LinkList{
数据对象：D={ai|ai∈结构类型，i=1,2,3...,n,n>0}
数据关系：R1={|ai-1,ai∈D,i=1,2,3...,n}
基本操作：
InitList_L(&L)
操作结果：创建空的顺序表。
}ADT LinkList
在main()里调用各个函数
2．主程序
void main(){
初始化；
do{
接受命令；
处理命令；
}while(“命令”！=“退出”)；
}
3．程序的模块调用：
三．详细设计：
1．所有数据类型：
struct plan /*航班数据*/
{
char num[5];/*航班号码*/
char city[10];/*到达城市*/
char up[8];/*航班起飞时间*/
char down[8];/*航班到达时间*/
int pric ;/*航班价格*/
int rshu ;/*人数*/
int zheg[4];/*价格折扣*/
}
;
struct man/*定票人数据*/
{
char num[10];/*身份证号码*/
char nam[10];/*姓名*/
int demand ;/*定票数量*/
}
;
typedef struct node/*航班数据结点*/
{
struct plan data ;
struct node*next ;
}
Node,*Link ;
typedef struct people/*乘客数据结点*/
{
struct man data ;
struct people*next ;
}
peo,*LIN ;
2．程序所用函数：
void print()/*界面输出*/
{
printf("============================System of book ticket===============================\n");
printf("\n");
printf("\t***********************************************************\n");
printf("\t*\t1---Bookticket \t2---Dishonorbill *\n");
printf("\t*\t3---Adding flight\t4---Adding flight *\n");
printf("\t*\t5---Modify \t6---Advice *\n");
printf("\t*\t7---Save \t8---exit *\n");
printf("\t##########################################################\n");
}
添加航班模块
void add(Link l)/*添加航班数据*/
{
Node*p,*r,*s ;
char num[10];
r=l ;
s=l->next ;
while(r->next!=NULL)
r=r->next ;
while(1)
{
printf("please input the number of the plan(0-return)");/*输入0就返回*/
scanf("%s",num);
if(strcmp(num,"0")==0)
break ;
while(s)
{
if(strcmp(s->data.num,num)==0)
{
printf("=====tip:the number'%s'has been born!\n",num);
return ;
}
s=s->next ;
}
p=(Node*)malloc(sizeof(Node));/*航班数据输入*/
strcpy(p->data.num,num);
printf("Input the city where the plan will reach:");/*飞机到达地城市*/
scanf("%s",p->data.city);
getchar();
printf("Input the time which the plan take off:");/*起飞时间*/
scanf("%s",p->data.up);
getchar();
printf("Input the time which the plan reach:");/*降落时间*/
scanf("%s",&p->data.down);
getchar();
printf("Input the price of ticket:$");/*机票价格*/
scanf("%d",&p->data.pric);
getchar();
printf("Input the number of people who have booked ticket:");/*定票数量*/
scanf("%d",&p->data.rshu);
getchar();
printf("Input the agio of the ticket:");
scanf("%s",&p->data.zheg);
getchar();
p->next=NULL ;
r->next=p ;
r=p ;
shoudsave=1 ;
}
}
输出模块
void pri(Node*p)/*输出函数*/
{
printf("\n\t\t\tThe following is the record you want:\n");
printf("\nnumber of plan: %s",p->data.num);
printf("\ncity the plan will reach: %s",p->data.city);
printf("\nthe time the plan take off: %s\nthe time the plan reach: %s",p->data.up,p->data.down);
printf("\nthe price of the ticket: %d",p->data.pric);
printf("\nthe number of people who have booked ticket: %d",p->data.rshu);
printf("\nthe agio of the ticket:%s",p->data.zheg);
}
退出函数模块
Node*Locate1(Link l,char findmess[],char numorcity[])
{
Node*r ;
if(strcmp(numorcity,"num")==0)
{
r=l->next ;
while(r)
{
if(strcmp(r->data.num,findmess)==0)
return r ;
r=r->next ;
}
}
else if(strcmp(numorcity,"city")==0)
{
r=l->next ;
while(r)
{
if(strcmp(r->data.city,findmess)==0)
return r ;
r=r->next ;
}
}
return 0 ;
}
航班信息模块
void qur(Link l)/*航班信息查询*/
{
Node*p ;
int sel ;
char str1[5],str2[10];
if(!l->next)
{
printf("TIP:there are not any record to be inquired for you!");
return ;
}
printf("Choose the way:(1->according to the number of plan;2->according to the city):");/*选择航班号查询和终点城市查询*/
scanf("%d",&sel);
if(sel==1)
{
printf("Input the the number of plan:");
scanf("%s",str1);
p=Locate1(l,str1,"num");
if(p)
{
printf("the following is what you want:\n");
pri(p);
}
else
{
mark1=1 ;
printf("\nthe file can't be found!");
}
}
else if(sel==2)
{
printf("Input the city:");
scanf("%s",str2);
p=Locate1(l,str2,"city");
if(p)
{
printf("the following is what you want:\n");
pri(p);
}
else
{
mark1=1 ;
printf("\nthe file can't be found!");
}
}
}
定票模块
void buy(Link l,LIN k)/*定票函数*/
{
Node*r[10],*p ;
int ch,dem ;
peo*v,*h ;
int i=0,t=0 ;
char str[10],str1[10],str2[10];
v=k ;
while(v->next!=NULL)
v=v->next ;
printf("Input the city you want to go: ");/*航班终点站城市*/
scanf("%s",&str);
p=l->next ;
while(p!=NULL)
{
if(strcmp(p->data.city,str)==0)
{
r[i]=p ;
i++;
}
p=p->next ;
}
printf("\n\nthe number of record have %d\n",i);
for(t=0;t<i;t++)
pri(r[t]);
if(i==0)
printf("\n\tSorry!Can't find the plan for you!\n");
else
{
printf("\ndo you want to book it?\n");
printf("please choose: ");
scanf("%d",&ch);
if(ch==1)
{
h=(peo*)malloc(sizeof(peo));/*重新分配空间*/
printf("Input your name: ");
scanf("%s",&str1);
strcpy(h->data.nam,str1);
printf("Input your id: ");
scanf("%s",&str2);
strcpy(h->data.num,str2);
printf("Input your demand: ");
scanf("%d",&dem);
h->data.demand=dem ;
h->next=NULL ;
v->next=h ;
v=h ;
printf("\n\tLucky!Success in booking ticket!");
getch();
shoudsave=1 ;
}
}
}
peo*Locate2(LIN k,char findmess[])
{
peo*r ;
r=k->next ;
while(r)
{
if(strcmp(r->data.num,findmess)==0)
{
mark=1 ;
return r ;
}
r=r->next ;
}
return 0 ;
}
退票模块
void tui(LIN k)/*退票函数*/
{
char str[10];
peo*p,*r ;
int ch2=0 ;
printf("Input your id: ");/*输入身份证号*/
scanf("%s",&str);
p=Locate2(k,str);
if(mark!=1)
printf("can't find the people!");
else if(mark==1)
{
mark=0 ;
printf("\t\t\tthe following is the record you want:\n");
printf("your id:%s\n",p->data.num);
printf("name:%s\n",p->data.nam);
printf("your denmand:%d",p->data.demand);
printf("\ndo you want to refund the ticket?");
scanf("%d",&ch2);
if(ch2==1)
{
if(p)
{
r=k ;
while(r->next!=p)
r=r->next ;
r->next=p->next ;
free(p);
}
count2--;
printf("\nyou have sucessed in refunding ticket!");
shoudsave=1 ;
}
}
}
void Modify(Link l)/*修改航班信息*/
{
Node*p ;
char findmess[20],ch ;
if(!l->next)
{
printf("\n=====tip:there isn't record for you to modify!\n");
return ;
}
else
{
qur(l);
if(mark1==0)
{
printf("\nDo you want to modify it?\n");
getchar();
scanf("%c",&ch);
if(ch=='y');
{
printf("\nInput the number of the plan:");
scanf("%s",findmess);
p=Locate1(l,findmess,"num");
if(p)
{
printf("Input another number of plan:");
scanf("%s",&p->data.num);
getchar();
printf("Input another city the plan will reach:");
scanf("%s",&p->data.city);
getchar();
printf("Input another time the plan take off");
scanf("%s",&p->data.up);
printf("Input another time the plan reach:");
scanf("%s",&p->data.down);
printf("Input another price of the ticket::");
scanf("%d",&p->data.pric);
printf("Input another number of people who have booked ticket:");
scanf("%d",&p->data.rshu);
printf("Input another agio of the ticket:");
scanf("%s",&p->data.zheg);
printf("\n=====>tip:modifying record is sucessful!\n");
shoudsave=1 ;
}
else
printf("\tcan't find the flight!");
}
}
else
mark1=0 ;
}
}
void advice(Link l)/*终点站航班查询*/
{
Node*r ;
char str[10];
int mar
