目錄

第1章設(shè)計目標(biāo)

1.1運行環(huán)境

1.2設(shè)計目標(biāo)

1.2.1系統(tǒng)功能

1.2.2設(shè)計成果

1.2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.3本章小結(jié)

第2章配置開發(fā)環(huán)境

2.1考慮因素

2.2所需工具

2.3安裝開發(fā)工具

2.3.1為Windows安裝開發(fā)工具

2.3.2為Linux安裝開發(fā)工具

2.4配置VSCode

2.5整體測試

2.6本章小結(jié)

第3章啟動操作系統(tǒng)

3.1設(shè)計目標(biāo)

3.2加載操作系統(tǒng)到內(nèi)存

3.2.1實模式

3.2.2啟動流程

3.2.3最小的操作系統(tǒng)

3.2.4加載操作系統(tǒng)的其余部分

3.3檢查系統(tǒng)內(nèi)存大小

3.4進(jìn)入保護(hù)模式

3.4.1保護(hù)模式

3.4.2分段機制

3.4.3段描述符

3.4.4段描述符表

3.4.5進(jìn)入保護(hù)模式

3.5讓內(nèi)核打印啟動信息

3.5.1解析可變參數(shù)

3.5.2格式化生成字符串

3.5.3打印輸出

3.6本章小結(jié)
第4章內(nèi)存管理

4.1管理物理內(nèi)存

4.1.1選擇內(nèi)存區(qū)域

4.1.2定義位圖結(jié)構(gòu)

4.1.3實現(xiàn)相關(guān)接口

4.1.4開關(guān)中斷保護(hù)

4.1.5初始化內(nèi)存管理

4.2開啟分頁機制

4.2.1工作原理

4.2.2創(chuàng)建頁表并啟用

4.3頁的分配與釋放

4.3.1開啟效果

4.3.2分配虛擬頁

4.3.3釋放虛擬頁

4.4測試效果

4.4.1內(nèi)存映射分析

4.4.2權(quán)限分析

4.5本章小結(jié)

第5章異常管理

5.1異常簡介

5.1.1什么是異常

5.1.2處理流程

5.2捕獲除0異常

5.2.1異常類型

5.2.2初始化異常系統(tǒng)

5.3解析異常棧幀信息

5.3.1壓棧過程

5.3.2手動壓棧

5.3.3解析壓棧內(nèi)容

5.4解析錯誤碼

5.4.1選擇子相關(guān)錯誤碼

5.4.2頁異常錯誤碼

5.4.3運行效果

5.5本章小結(jié)

第6章實現(xiàn)多進(jìn)程運行

6.1實現(xiàn)內(nèi)核鏈表

6.1.1定義結(jié)點

6.1.2定義鏈表

6.1.3鏈表操作

6.2創(chuàng)建進(jìn)程

6.2.1進(jìn)程簡介

6.2.2進(jìn)程與TSS

6.2.3創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)個進(jìn)程

6.3實現(xiàn)進(jìn)程切換

6.3.1進(jìn)程切換效果

6.3.2sys_yield實現(xiàn)

6.3.3配置TSS

6.3.4深入分析切換過程

6.4讓進(jìn)程能夠睡眠

6.4.1睡眠效果

6.4.2讓進(jìn)程進(jìn)入睡眠

6.4.3創(chuàng)建空閑進(jìn)程

6.4.4讓進(jìn)程從睡眠中喚醒

6.5進(jìn)程調(diào)度算法

6.5.1問題現(xiàn)象

6.5.2時間片輪轉(zhuǎn)

6.5.3調(diào)度算法的實現(xiàn)

6.5.4運行效果

6.6本章小結(jié)

第7章進(jìn)程的同步與互斥

7.1互斥鎖

7.1.1實現(xiàn)原理

7.1.2實現(xiàn)互斥鎖

7.1.3應(yīng)用示例

7.2信號量

7.2.1實現(xiàn)原理

7.2.2實現(xiàn)信號量

7.2.3應(yīng)用示例

7.3本章小結(jié)

第8章屏幕顯示與鍵盤讀取

8.1屏幕顯示

8.1.1顯示原理

8.1.2驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)

8.2讀取鍵盤

8.2.1實現(xiàn)原理

8.2.2驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)

8.3構(gòu)造tty

8.3.1實現(xiàn)原理

8.3.2設(shè)備緩存

8.3.3驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)

8.3.4運行效果

8.4改進(jìn)日志輸出

8.5本章小結(jié)
第9章讀寫硬盤

9.1工作原理

9.1.1硬盤連接

9.1.2邏輯結(jié)構(gòu)

9.1.3LBA尋址

9.1.4分區(qū)表

9.2驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)

9.2.1基本交互接口

9.2.2硬盤初始化

9.2.3中斷配置

9.2.4讀寫硬盤

9.2.5其他接口

9.3運行效果

9.4互斥問題

9.5本章小結(jié)

第10章統(tǒng)一管理設(shè)備

10.1實現(xiàn)原理

10.1.1問題分析

10.1.2實現(xiàn)原理

10.2接口層實現(xiàn)

10.2.1定義設(shè)備結(jié)構(gòu)

10.2.2實現(xiàn)轉(zhuǎn)換層

10.2.3導(dǎo)入設(shè)備驅(qū)動

10.3運行效果

10.4修改日志輸出

10.5本章小結(jié)

第11章讀寫設(shè)備文件

11.1實現(xiàn)原理

11.1.1設(shè)備命名

11.1.2轉(zhuǎn)換實現(xiàn)

11.2設(shè)計實現(xiàn)

11.2.1定義文件結(jié)構(gòu)

11.2.2接口實現(xiàn)

11.2.3效果分析

11.3運行效果

11.4本章小結(jié)

第12章讀寫普通文件

12.1基本概念

12.1.1文件

12.1.2文件系統(tǒng)

12.2FAT文件系統(tǒng)

12.2.1鏈?zhǔn)酱鎯?br />
12.2.2存儲結(jié)構(gòu)

12.3接口實現(xiàn)

12.3.1掛載文件系統(tǒng)

12.3.2遍歷目錄

12.3.3刪除文件

12.3.4打開和關(guān)閉文件

12.3.5讀取和寫入文件

12.4多級目錄

12.5本章小結(jié)

第13章文件系統(tǒng)的實現(xiàn)

13.1讓進(jìn)程管理自己的文件

13.1.1實現(xiàn)原理

13.1.2具體實現(xiàn)

13.2提供統(tǒng)一的文件訪問接口

13.2.1實現(xiàn)原理

13.2.2具體實現(xiàn)

13.3運行效果

13.4本章小結(jié)

第14章從硬盤加載程序執(zhí)行

14.1構(gòu)建應(yīng)用程序

14.1.1構(gòu)建流程

14.1.2創(chuàng)建工程

14.1.3構(gòu)建結(jié)果

14.2加載應(yīng)用程序

14.2.1進(jìn)程地址空間

14.2.2ELF文件格式

14.2.3加載過程實現(xiàn)

14.2.4運行效果

14.3向進(jìn)程傳遞參數(shù)

14.3.1參數(shù)傳遞原理

14.3.2參數(shù)傳遞實現(xiàn)

14.3.3運行效果

14.4本章小結(jié)

第15章實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用

15.1基本概念

15.1.1系統(tǒng)調(diào)用

15.1.2用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)

15.2特權(quán)級設(shè)置

15.2.1特權(quán)級劃分

15.2.2特權(quán)級機制

15.2.3特權(quán)級配置

15.2.4保護(hù)機制

15.3實現(xiàn)原理

15.4添加msleep()

15.4.1構(gòu)造系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)

15.4.2執(zhí)行Trap指令

15.4.3執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用

15.4.4運行效果

15.5添加更多系統(tǒng)調(diào)用

15.5.1添加方法

15.5.2運行效果

15.6本章小結(jié)

第16章支持內(nèi)存分配和printf()打印

16.1Newlib的底層依賴

16.1.1什么是C語言標(biāo)準(zhǔn)庫

16.1.2樁函數(shù)

16.2支持動態(tài)內(nèi)存分配

16.2.1基本原理

16.2.2實現(xiàn)sbrk()系統(tǒng)調(diào)用

16.2.3運行效果

16.3支持printf()打印

16.3.1基本原理

16.3.2具體實現(xiàn)

16.3.3運行效果

16.4本章小結(jié)

第17章實現(xiàn)命令行解釋器

17.1shell的功能

17.2實現(xiàn)原理

17.3具體實現(xiàn)

17.3.1打開文件描述符

17.3.2讀取命令行

17.3.3解析命令

17.3.4判斷是否是內(nèi)置命令

17.3.5執(zhí)行內(nèi)置命令

17.4運行效果

17.5本章小結(jié)

第18章進(jìn)程的創(chuàng)建與退出

18.1創(chuàng)建測試工程

18.1.1創(chuàng)建工程結(jié)構(gòu)

18.1.2編譯結(jié)果分析

18.2利用fork()創(chuàng)建子進(jìn)程

18.2.1fork()簡介

18.2.2實現(xiàn)原理

18.2.3實現(xiàn)fork()系統(tǒng)調(diào)用

18.2.4實現(xiàn)getpid()系統(tǒng)調(diào)用

18.2.5運行效果

18.3利用execve()加載可執(zhí)行程序

18.3.1execve簡介

18.3.2實現(xiàn)原理

18.3.3實現(xiàn)execve()系統(tǒng)調(diào)用

18.3.4實現(xiàn)sys_execve()

18.3.5execve()執(zhí)行流程

18.3.6運行效果

18.4進(jìn)程退出

18.4.1相關(guān)系統(tǒng)調(diào)用

18.4.2實現(xiàn)_exit()系統(tǒng)調(diào)用

18.4.3實現(xiàn)wait()系統(tǒng)調(diào)用

18.4.4設(shè)置root_task

18.4.5運行效果

18.5支持加載程序運行
18.6進(jìn)程異常退出

18.7多個shell同時運行

18.8本章小結(jié)