用不到200行代码设计x86保护模式下的操作系统

李述铜 2023-01-13 13:37:04

课程名称	适应人群
用不到200行代码设计x86保护模式下的操作系统	对x86保护模式下编程、以及设计自己操作系统感兴趣的学生、工程师、爱好者

本课程为学习Linux 0.11内核源码，以及《设计自己的x86 Linux操作系统》课程的前置课程。
课程通过不到200行代码（其中汇编不到100行），演示了如何使用80386的硬件机制来创建一个32位简单的双任务切换的超小型操作系统。
课程重点讲解80386保护模式下的编程，涉及的内容包括：
1、计算机启动流程的介绍
2、实模式和保护模式区别，进入保护模式下的方法
3、GDT/IDT/LDT表介绍以及使用方法
4、利用TSS来实现任务的切换
5、利用8253定时器中断实现任务下下文切换
6、利用调用门增加系统调用接口。

学习本课程只需要你有8086汇编的基础（简单用过即可，不需要精通，我也不精通），熟悉C语言编程即可。

在学习完本课程后，将为分析Linux 0.11源码、设计自己的操作系统打下坚实的硬件知识储备。可以点击我的课程主页，了解更多相关课程。

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不会写代码的小可爱&& 2023-10-16

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良心制作，谢谢老师。终于能实践一下操作系统从零到1了，赞

李述铜 2023-06-24

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需要课程资料的同学，请访问：资料链接

CY__ 2023-01-05

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IE8-WindowsXP-x86离线完整安装包

本PDF电子书包含上下两册，共1576页，带目录，高清非扫描版本。作者：毛德操胡希明丛书名： Linux内核源代码情景分析出版社：浙江大学出版社目录第1章预备知识 1.1 Linux内核简介. 1.2 Intel X86 CPU系列的寻址方式 1.3 i386的页式内存管理机制 1.4 Linux内核源代码中的C语言代码 1.5 Linux内核源代码中的汇编语言代码第2章存储管理 2.1 Linux内存管理的基本框架 2.2 地址映射的全过程 2.3 几个重要的数据结构和函数 2.4 越界访问 2.5 用户堆栈的扩展 2.6 物理页面的使用和周转 2.7 物理页面的分配 2.8 页面的定期换出 2.9 页面的换入 2.10 内核缓冲区的管理 2.11 外部设备存储空间的地址映射 2.12 系统调用brk（） 2.13 系统调用mmap（）第3章中断、异常和系统调用 3.1 X86 CPU对中断的硬件支持 3.2 中断向量表IDT的初始化 3.3 中断请求队列的初始化 3.4 中断的响应和服务 3.5 软中断与Bottom Half 3.6 页面异常的进入和返回 3.7 时钟中断 3.8 系统调用 3.9 系统调用号与跳转表第4章进程与进程调度 4.1 进程四要素 4.2 进程三部曲：创建、执行与消亡 4.3 系统调用fork（）、vfork（）与clone（） 4.4 系统调用execve（） 4.5 系统调用exit（）与wait4（） 4.6 进程的调度与切换 4.7 强制性调度 4.8 系统调用nanosleep（）和pause（） 4.9 内核中的互斥操作第5章文件系统 5.1 概述 5.2 从路径名到目标节点 5.3 访问权限与文件安全性 5.4 文件系统的安装和拆卸 5.5 文件的打开与关闭 5.6 文件的写与读 5.7 其他文件操作 5.8 特殊文件系统／proc 第6章传统的Unix进程间通信 6.1 概述 6.2 管道和系统调用pipe（） 6.3 命名管道 6.4 信号 6.5 系统调用ptrace（）和进程跟踪 6.6 报文传递 6.7 共享内存 6.8 信号量第7章基于socket的进程间通信 7.1系统调用socket() 7.2函数sys—socket()——创建插口 7.3函数sys—bind()——指定插口地址 7.4函数sys—listen()——设定server插口 7.5函数sys—accept()——接受连接请求 7.6函数sys—connect()——请求连接 7.7报文的接收与发送 7.8插口的关闭 7.9其他第8章设备驱动 8.1概述 8.2系统调用mknod() 8.3可安装模块 8.4PCI总线 8.5块设备的驱动 8.6字符设备驱动概述 8.7终端设备与汉字信息处理 8.8控制台的驱动 8.9通用串行外部总线USB 8.10系统调用select()以及异步输入／输出 8.11设备文件系统devfs 第9章多处理器SMP系统结构 9.1概述 9.2SMP结构中的互斥问题 9.3高速缓存与内存的一致性 9.4SMP结构中的中断机制 9.5SMP结构中的进程调度 9.6SMP系统的引导第10章系统引导和初始化 10.1系统引导过程概述 10.2系统初始化(第一阶段) 10.3系统初始化(第二阶段) 10.4系统初始化(第三阶段) 10.5系统的关闭和重引导

最大的问题就在于我对于相关硬件知识的欠缺。其中就包括对硬件方面的理解，操作系统支持原理的理解、编程语言的熟练度等各方面的问题。而在所有的这些问题中，最基础的往往是对CPU工作模式方面、各种硬件工作原理的理解。此外，一些同学在学习我的《从0学写x86 Linux操作系统》课时，对x86的保护模式以及相关的芯片细节普遍感到不好理解。因此，我设计了这门课程，试图通过非常精练的代码展现x86保护模式下的编程方法，进而方便同学将注意集中到硬件知识本身。上面的文档配套了相关的源码和视频，视频已经发布到了CSDN上。

本文还有配套的精品资源，点击获取简介：《X86汇编语言：从实模式到保护模式》详细介绍了X86架构处理器从实模式到保护模式的演进过程，包含汇编语言基础、内存管理、中断处理和系统级编程等内容。书中解释了实模式下的内存访问和中断机制，以及保护模式如何通过分页和分段机制提供高级内存管理和保护。作者提供了丰富的汇编代码示例，通过"booktool"工具，读者可以实践和调试代码，加深...

0386开始，CPU有三种工作方式：实模式，保护模式和虚拟8086模式。只有在刚刚启动的时候是real-mode，等到操作系统运行起来以后就切换到protected-mode。实模式只能访问地址在1M以下的内存称为常规内存，我们把地址在1M 以上的内存称为扩展内存。在保护模式下，全部32条地址线有效，可寻址高达4G字节的物理地址空间; 扩充的存储器分段管理机制和可选的存储器分页管理机制，不仅为

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