《Orange'S:一个操作系统的实现》学习笔记(1)—— 环境搭建与系统内核的实现

本文是关于《Orange'S:一个操作系统的实现》的学习笔记,作者在Ubuntu 14.04 LTS环境下配置Bochs虚拟机,安装必要的开发工具,包括C++编译环境、图形界面支持、bison和libgtk2.0-dev。完成环境搭建后,使用bximage生成虚拟软盘并创建bochsrc配置文件。在汇编源代码boot.asm中编写引导扇区代码,输出“Hello, OS world!”,通过NASM编译生成boot.bin,并在Bochs中进行测试。" 103402642,9137118,1190:上台阶问题解析与解决方案,"['算法', '动态规划']

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    作为一名刚上完操作系统理论课的大学萌新,真正操作系统的实现无疑是最棒的实践,这本书通过不断地向一个操作系统的基本内核中补充与完善,最终实现一个较为完整的操作系统,这将是一次非常有分量的尝试。话不多说,快快出发:

     1. 笔者的开发环境是ubuntu 14.04LTS(因为更高版本的无法安装vmware12的vmtool),而由于涉及大量的命令行和汇编,为了方便起见,linux也是本书作者较推荐的系统。

     2. 开发环境配置主要步骤:

  • 首先,安装虚拟机Bochs:
    • 安装C++的编译环境
    •  sudo apt-get install build-essential
    • 图形界面支持
    • sudo apt-get install xorg-dev
    • 安装bison  C、C++语法分析器
    • sudo apt-get install bison
    • 安装libgtk2.0-dev依赖包
    • sudo apt-get install libgtk2.0-dev
    • 最后到bochs官网http://bochs.sourceforge.net/下载bochs,解压并安装以下以2.6.1为例
      •  tar vxzf bochs-2.6.1.tar.gz
      • cd bochs-2.6.1
      • ./configure --enable-debugger --enable-disasm
      • make
      • sudo make install
  • 之后,使用bochs中的工具bxima
对x86架构的处理器,业界一向是褒贬不一。但是毫无疑问的是,x86架构的处理器是迄今为止在市场上最成功的处理器。它既催生了Intel、微软这样的业界巨头,也改变了普通人们的生活。到今天,虽然有arm的异军突起,但是大部分程序员所编写的程序依然在运行在x86架构上。 虽然很多上层的程序员绕过了对CPU架构本身的理解,而直接使用高级语言进行编程,但是对CPU本身的熟悉,其实依然是所有想被称为优秀的程序员所难以绕过的一道坎。对CPU的不熟悉,实际上限制了程序员的思维方式、对程序的理解和实际解决问题的能力。 对于普通的芯片,阅读几页的说明书就可以大致理解如何让它工作。CPU是比较复杂的一种,对于比较简单的CPU架构,阅读几十页的文档也能大致熟悉。然而 x86架构的CPU的说明可不是这么简单,其手册估计有一共有四、五千页之巨。不要说理解透彻,就是从头到尾翻一遍也不是一件简单的事情。并非Intel 有意将它做得复杂,这里有历史的原因。因为这个架构的应用实在太广了,全世界有无数的软件都在它的基础之上工作。为此它自身的升级也就变得举步维艰。每次升级都不得不要兼容之前的特性。这也就导致了新旧指令层层堆积,种种特性互相兼顾,最终变成如今的一团乱麻了。 对于入门级的选手,读完那些手册可不是一件容易的事情。但是于渊的这本《orange's:一个操作系统实现》却是一条难得的终南捷径。因为要理解如何让一个芯片正常工作,最简单的办法就是从头开始去写程序让它运行起来,然后操作它做自己想做的事情。如果是平时的编程,这些下层的工作都已经有操作系统帮你做了,对理解x86架构的帮助就大为有限。如果去读那几千页的文档,不但读起来很痛苦,中间又没有多少可以实际操作的工作来帮助你温故而知新,这其中的枯燥乏味,绝对不是一般人可以忍受的了。而且更重要的手册中虽然包含了x86所有的特性,然而其中有些特性是现代操作系统根本就没有用到的。努力的去理解的话,又是吃力不讨好了。如果每个读者都可以随着这本书的介绍,去逐步的实现一个操作系统,不但这中间其乐无穷,而且实现到最后,对x86架构的理解也就不在话下。
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