手写操作系统 - 环境搭建

CPU 是怎么执行代码的

我们写的任何的语言代码最终都是给 cpu 执行的，要理解语言的本质那么最终还是要理解 CPU 的工作原理。我们手写操作系统后面也会遇到一系列的问题，有些问题站在 CPU 的角度来分析，解决起来会非常的快。

计算机开机启动流程

按下计算机电源键，硬件加电与自检。BIOS（传统）：读取CMOS中的硬件配置（如启动顺序），执行加电自检（POST），初始化内存、显卡、硬盘等设备。UEFI（现代）：替代BIOS，支持更大磁盘（GPT分区）、图形化界面、安全启动（Secure Boot），通过EFI服务（EFI Services）初始化硬件。

以 BIOS 为例，里面是一段固化的程序，加点会检测硬件，同时会把代码拷贝到内存中的 0xF0000 位置，然后让 cpu 跳转到 0xF0000 开始执行代码。后续代码会做一个非常重要的动作：会把磁盘的 0 柱面 0 磁道 1 扇区的数据拷贝到 0x7C00 的位置，然后跳转到 0x7C00 来执行。我只需要讲我们的操作系统的启动代码放在磁盘的第一个扇区里面，那么计算机就能进入我们的操作系统了。

环境搭建

r 复制代码

brew install bochs
brew install sdl2
brew install x86_64-elf-gcc
brew install x86_64-elf-gdb
brew install cmake
brew install qemu
vscode 安装
vs 插件：c/c++
vs 插件：cmake
vs 插件：hex editor
vs 插件：masm
vs 插件：markdown

让操作系统从磁盘启动

bash 复制代码

; 这次课不需要太关注汇编，后面会讲两次课的汇编基础
org 0x7C00
mov ax, 0
mov ds, ax
mov es, ax
mov ss, ax
mov si, msg

print:
    mov ah, 0x0E
.next:
    mov al, [si]
    cmp al, 0
    jz .done
    int 0x10
    inc si
    jmp .next
.done:
    hlt
msg:
    db 'Hello MiniOS!!!', 0x0A, 0x0D, 0x0

; 第一个扇区是 512 字节，BIOS 在读取第一个扇区的时候会有一个约定最后两个字节必须是 0x55aa
times 510 - ($ - $$) db 0 ; 中间填充为 0
dw 0xaa55

CMake 项目管理

makefile 复制代码

BUILD:=./build

$(BUILD)/%.bin: %.asm
	$(shell mkdir -p $(BUILD))
	nasm -f bin $< -o $@ -l $(BUILD)/$*.lst

master.img: $(BUILD)/boot.bin
	yes | bximage -q -hd=16 -func=create -sectsize=512 -imgmode=flat master.img
	dd if=$(BUILD)/boot.bin of=master.img bs=512 count=1 conv=notrunc

.PHONY: clean
clean:
	rm -rf $(BUILD)

.PHONY: bochs
bochs: master.img
	bochs -q -debugger

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