小型操作系统开发

1         学习目地：

查找资料，踏出毕业设计的第一步。

2         参考书目：

       《自己动手写操作系统》作者：于渊　出版社：电子工业出版社。下文中所提到的书除特别说明，都为这本《自己动手写操作系统》。

3         主要内容：

       在网上搜了不少关于开发操作系统的资料，这本由于渊写的《自己动手写操作系统》算是一本通俗易懂的，不防就先从这里入手，在弄清楚开发操作系统所需知识的同识，也许，可以给自己一点信心。

虽然这是我的毕业设计，但我选择“小型操作系统”这一题目更多的是出于自己的兴趣，所以学习过程是以实践为主，遇到问题再寻找解决的办法。

3.1      环境搭建

万事开头难，回想一个月前我刚刚学习LINUX内核知识，每一步都是那么的难走。首先是开发环境。

按书中所说，在硬件方面，一台计算机（有软驱），空白软盘。现在（2006-10-12）看看自己周围，想找一个有软驱的电脑还真是不容易，不过即然有虚拟光驱的存在，想找找虚拟软驱也不会有什么难的。vFloppy V1.5这就是一款虚拟软驱的软件。

软件，汇编编译器选择NASM，可在http://sourceforge.net/中搜索并下载到。其它工具在书附光盘中有提供，以后使用中再一点点学。

3.2      “10分钟完成的操作系统”

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     org  07c00h                  ; 告诉编译器程序加载到7c00处

     mov ax, cs

     mov ds, ax

     mov es, ax

     call  DispStr                 ; 调用显示字符串例程

     jmp  $                   ; 无限循环

DispStr:

     mov ax, BootMessage

     mov bp, ax                   ; ES:BP = 串地址

     mov cx, 16                   ; CX = 串长度

     mov ax, 01301h            ; AH = 13,   AL = 01h

     mov bx, 000ch              ; 页号为0(BH = 0) 黑底红字(BL = 0Ch,高亮)

     mov dl, 0

     int    10h                ; 10h 号中断

     ret

BootMessage:              db    "Hello,OS world!"

times    510-($-$$)      db    0     ; 填充剩余空间，使生成的二进制代码恰好为512字节

dw       0xaa55                         ; 结束标志

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       也许自信心就是这么建立起来的：我用书中提供的一个名为FloppyWriter的工具把这段代码编译并拷贝到软盘（镜像）中，并通过虚拟软驱启动电脑。计算机没有像以往一样提示我插入系统启动盘，而是显示了红色的“Hello,OS world!”。我兴奋不已，于是重新回到了Windows下面，将这段代码改了一下：

       BootMessage:         db    "Solo is the best!"

哈哈，第一步走的很顺利，一个有我自己属名的计算机引导盘。虽然，它看上去还什么都做不了。

       我喜欢在激动的时候立刻冷静下来，这更能让我看清楚事实真像。继续读书中的文字，这样写着：“你可能还没有从刚刚的兴奋中走出来，可是我不得不告诉你，实际上，你刚刚所完成的并不是一个完整的ＯＳ，而仅仅是一个最最简单的引导扇区(Boot Sector)。”和我想像的一样，这一小段代码怎么可能是会是一个“操作系统”。我对引导扇区这个名词早有耳闻，可是它的内部究竟是怎样的。有了在实践中找出的问题，我对理论知识产生了兴趣。

3.3      计算机的启动过程

“计算机电源被打开时，它会先进行加电自检(post)，然后寻找启动盘(或许就是我刚刚写的那个东西？)，如果是从软盘启动，计算机就会检查软盘的0面0磁道1扇区，如果发现它以0xAA55结束，则BIOS认为这是一个引导扇区，也就是我们说的Boot Sector。……

好了，一旦BIOS发现了Boot Sector，就会将这扇区的内容装载到内存的0000:7c00处，然后跳转到0000:7c00处将控制权彻底交给这段引导代码。由此开始，计算机就受我们所写的操作系统来控制了。”

刚刚运行代码时，我不明不白了改了一个字符串，不过现在回过头来对比看看代码，和上面这段文字，仿佛有很多地方都开使变得明朗起来，我已经迫不急代的想知道那段代码究竟做了什么。

3.4      代码解释

现在，我不得不承认我汇编没有好好学了，上面这段代码，在一个月前我是弄了好久

才看懂的。程序的主体是从第２行到第６行，通过三个mov指令初始化ds和es两个段寄存吕指向与cs相同的段，然后调用了DispStr子函数来显示一个字符串，最后通过jmp $进入无限循环。

       $:表示当前语句所在的地址

       $$:表示当前语句所在的段地址

最后还想说说这两句代码：

times      510-($-$$)      db    0

dw 0xaa55

“填充剩余空间，使生成的二进制代码恰好为512字节”为什么是512呢？因为BIOS加载的Boot Sector的大小固定为512字节，并且以511和512两字节内容是否为AA55来判断引导扇区，所以，通过times   510-($-$$)      db    0填充０值，并设置511和512两个字节的值为AA55。这样，便构造了一个引导扇区。

3.5      搭建虚拟环境

如果每次写完一段代码都要重启电脑，那开发操作系统的时间可大多浪费在重启电脑上了。选择一个虚拟机还是很有必要的。常用的虚拟机有VMware、Virtual PC。下图是上面写的引导代码在Virtual PC中的运行效果。

512字节毕竟还是太小了

很明显，一个引导扇区只有512字节，不管怎样的操作系统都不可能在这么小的空间内做什么大的文章。所以，在如何引导了计算机这一问题解决了之后，我们应该想想，怎样能够突破512字节的限制。

4         学习总结

这一次学习笔记将一个月来的准备，以及总分学习内容总结了一下，感觉写的还算蛮详细的。其中不少概念都不是当时就能想清楚的。不过随着接触的时间多了，一点点的都解开了。操作系统可大可以，大的如Unix，Windows，Linux，需要装一张ＣＤ，甚至是ＤＶＤ，小的如MenuetOS，DOS，只要一张或几张软盘。不过怎么说，都少不了一个512K的引导扇区。