自制 os 极简教程:史上最难的 hello world
发布日期:2021-05-14 02:05:43 浏览次数:20 分类:精选文章

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全网最硬核解读计算机启动流程

在操作系统开发道路上,hello world实际上是项目的开门大 obsession。它看似简单,却涉及计算机底层的复杂启动机制。作为一名刚入门的操作系统开发者,我深知自己即将面临的不仅是一个简单的文本输出程序,更是一场跨越计算机硬件、BIOS规范、操作系统启动流程等多重障碍的战斗。

本期文章从理论到实践,叙述了从零开始构建一个能够在虚拟机中显示"hello world"的操作系统开发历程。所有内容基于C assays和bochs虚拟机模拟的环境,让我们开始真实感受操作系统开发的硬核感。

1. 计算机系统的第一性 endowed:了解启动流程的关键

任何一款计算机在开始运行时,必须经历一系列固定的启动步骤。这些步骤不仅定义了操作系统运行的流程,也决定了开发者的切入点。通过对这一流程的深入理解,开发新操作系统的基础就已经奠定。

软件和硬件的三重硅板

  • 内存分区与默认数据总线

    内存是数据存储的核心载体,CPU通过地址线与内存进行数据对话。操作系统通过内存仿射模式(Physical Address Extension, PAE)管理内存空间,这也是文本模式显示驱动的基础。

  • 处理器的操作模式

    CPU的工作模式分为实模式和保护模式。在实模式下,CPU直接控制主机环境。理解这些模式对于操作系统开发至关重要。

  • 重重跳越:开机的启动流程

    从按下开机键到将操作系统加载到内存所经历的四次跳跃,是理解启动技巧的纽带:

    • 第一次跳转:强制复位地址寄存器(PC)为0xffff0。
    • 第二次跳转:从0xffff0跳转到0xfe05b。
    • 第三次跳转:从0xfe05b启动区加载内容到内存。
    • 第四次跳转:从0x7c00开始执行引导程序。

    这些跳转点如何实现?它们是硬件定义的还是软件设定的?这些知识点的答案将直接影响我们后续开发的方向。

    2. 实现启动区代码:从0x7c00显云天

    在整个操作系统项目中,实现启动区代码是关键的突破口。我们将在这个基础上构建核心开发框架。

    开发启动区程序的关键设计

  • 定义存储空间的边界

    启动区代码将从0x7c00开始占据512字节的空间。这段代码的设计决定了后续操作系统的开发轨道。每一步操作都需要精准对齐。

  • 显存映射与字符显示

    文本模式下的显存映射区从0xB8000开始到0xB8FFFF结束。启动区需要利用这个区域把"hello world"的字符画在屏幕上。要实现这一点,最核心的代码就是:

  • mov ax, 0xB800
    ; 加载字符到显存的具体位置

    这个汇编指令的实现过程,直接关系到了系统的用户体验。

    3. 环环相扣:完整流程的优雅展现

    从硬盘到内存再到屏幕,每一步操作都需要精准配合。这种进化过程的复杂性。

    容量编排不仅需要代码的正确编写,更需要对硬件环境的深刻理解。

    4. 环保工程:环境搭建的重要性

    在操作系统开发中,环境搭建的重要性不言而喻。选择正确的工具链、配置合理的开发环境,是开发顺利开展的前提条件。

    对于我们构建虚拟环境的选择,bochs虚拟机成为了理想选择。通过配置文件和简单的命令,就可以模拟完整的硬件环境。

    5. 从"摄拌机"到"归队雄师":环境搭建的真谛

    桌面上的每一个配置需求,都需要手工完成。昨日 install bochs软件时,我度过了两个小时的折磨生涯。最终终于实现了虚拟硬盘的自动识别,这种经历堪比简直。

    环境搭建本是一座看起来无法攀登的大山,却在一次次尝试后逐渐成为熟练的"村口厨子"。

    6. 代码编译 "#精简与高效"的艺术

    nasm汇编器生成二进制文件这一步骤看似单调,却是操作系统构建的基石。在编解析和目标文件生成过程中,每一个二进制指令都需要为后续功能打下基础。

    7. 难点总结:BCD树状结构

    从写完全功能程序到真正让代码运行起来的过程。每一步都需要细致的调试和精确的技术判断。

    这种依赖性结构的开发,需要专业性的工具和持续的尝试。

    how's it all coming together?

    本期文章的重点展示了从零基础到hello world输出完整程序的实践过程。这个过程不仅是技术的积累,更是心理层面的成长。

    在这个闭环中,每一个环节都不容忽视,环境搭建、启动流程、显示驱动都需要精准的操作和深刻的理解。

    每一次配置困难,每一次编译失败,都是打磨成为真正操作系统开发者的重要因素。

    当你真正编印出hello world程序,才会明白发展的艰辛

    整个开发过程就像壮士突围一般,每一次坚持都算不诸事。有时你会感到,坚持下去真的很累。

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