操作系统导论

希望跟着李老师来了解一下，嵌入式系统和微机原理没有了解的地方，来见证计computer是如何从计算机变成电脑的。可能需要看一下<计算机组成原理>,但是因为太下饭了，就看一下这个吧,掌握概念就好。Learning OS concepts by coding them!

0x01 什么是操作系统

计算机是用来帮助人们解决一些实际问题的，它需要通过总线来连接输入输出设备、存储、CPU和内存等设备。其中最重要的CPU（Central Processing Unit，中央处理器）主要是解释计算机中的指令并处理数据的单元。

比如计算机在终端输入hello的过程

1. cpu发出指令，取内存
2. 内存取对应地址的内容
3. 通过控制器、总线来传递到图形控制器

操作系统（operation system）将计算机硬件设备管理，在这个基础上实现应用软件。基本的软件包括CPU、内存、终端、磁盘、文件；在之外的高级操作系统中添加不同计算机之前的使用。

我们需要学习

1. 从应用软件出发看操作系统，只能是仅仅停留在操作系统的接口
2. 从应用软件出发进入到操作系统，理解其中命令的过程，理解量才能知道背后的功能并开发
3. 从硬件出发设计并实现操作系统

希望了解操作系统是如何运转的，八个实验

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0x02 bootsect.s

2.1 计算机发展的历史

1. 从白纸到图灵机，1936年，通过模拟人对计算过程得到计算模型
2. 从图灵机到通用图灵机的过程

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1. 从通用图灵机到计算机（1946年，冯·洛依曼）

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2.2 计算机开机的过程

1. 计算机中开始电源的最初的IP是由硬件设计者决定，比如x86的开机CS=0xffff，ip=0x0000，以及寻址（Bios映射区），检查RAM、键盘、显示器和软硬磁盘，汇编中的每一条指令中有着操作

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1. BIOS的引导扇区代码（bootsect.s）

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0x03 setup.s and head.s

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在上述bootsec.s运行完之后，可以是导入setup.s，它主要做了两件事情

1. 添加操作系统代码到内存中，并为了保证操作系统的完整性，移动到0地址,第一个代码是head.s
2. 读取硬件信息并初始化，mem_init

运行setup.s的过程中会短暂的定义GDT和IDT表格，之后系统会进行模式的转换，将16位模式来变为32位模式，提高对内存使用的权限

16位模式的寻址解析电路：CS<<4+ip （称为实模式）

32位模式的寻址解析电路：根据CS查表+IP（称位保护模式）

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在运行完head.s之后便可以孩子选哪个main.c,这里是根据栈来进行处理的，也就是内存中函数的记录和返回

0x04 Interface

接口就是系统提供的一些可以调用的函数，因为接口是函数，函数是通过调用实现的，因此也称为系统调用

在具体到操作系统中，系统的接口需要一些统一的规范，最基本的是POSIX中的接口列表

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