《操作系统真象还原》——导读-阿里云开发者社区

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《操作系统真象还原》——导读

简介: 以上情况对我们学习操作系统来说也同样存在,比如当老师介绍中断发生时的上下文保护时,我们更多的疑问不是如何保存CPU的上下文数据,而是想知道为什么在不同的特权级下会使用不同的栈,这背后的原理是什么,并且这是如何做到的。
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前言
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想象一下,如果是爱因斯坦那样的天才给我们讲物理知识,我们会觉得物理更容易理解吗?肯定是不会的,因为在爱因斯坦眼中比较容易的内容也许对我们来说非常深奥,他用B解释A的时候也许会让我们更迷惑,因为B我们也不懂,这就是基础的问题了。幸运的是阅读本书时读者只要有C语言和部分汇编语言的基础就行了,涉及的其他方面的知识我都会详细介绍,并以更易懂的方式去解释技术难点,读者不必担心看不懂本书。

回忆一下学车的经历:教练让学员先踩离合器再挂档,然后再踩油门,车子就开动啦。如果学员总是学不会这些,有可能是学员根本不知道什么是离合器,或者不知道离合器的作用是什么。即使把这些操作背下来,也会对驾车感到心有余而力不足,可见,只有了解了背后的原理,才会知道自己在做什么,驾车才变得游刃有余。

以上情况对我们学习操作系统来说也同样存在,比如当老师介绍中断发生时的上下文保护时,我们更多的疑问不是如何保存CPU的上下文数据,而是想知道为什么在不同的特权级下会使用不同的栈,这背后的原理是什么,并且这是如何做到的。

诸如此类的疑问需要了解硬件原生支持的运行机制,因为很多操作都是硬件自动完成的,比如处理器进入0特权级时,会自动在任务状态段TSS中获得0特权级的栈地址,这不需要人工干涉,完全由处理器维护。我们想知道的是,硬件在背后自动完成了哪些工作,这样才便于我们理解操作系统的全貌。

操作系统受制于硬件的支持,很大程度上它的能力取决于硬件的能力,因此,要想全面理解操作系统,不仅需要了解上层软件的算法、原理、实现,还要了解很多硬件底层的内容。和硬件相关的知识是在微机接口电路中讲解的,而绝大多数读者在学习这门课时,根本不知道它有何用,只有学习操作系统课程时才用到它,因此,本书内容兼顾相关的硬件知识。

除硬件外,本书还把操作系统中的理论付诸于实践,让读者真正学到包含在操作系统中的实实在在的技术,比如在代码中实现了著名的生产者消费者问题,还有进程、线性、阻塞、信号量、锁、文件系统、目录、shell、管道等。各个章节的代码都可独立运行,方便调试,本书更让读者有成就感的是,我们最终完成的一个操作系统总共代码量只有几千行左右,极大地减少了操作系统源码阅读的工作量。

操作系统还是比较庞大的,因此,大部分介绍操作系统原理的书中,对各个部分都是分拆出来介绍的,这导致我们学习操作系统时犹如盲人摸象、管中窥豹。本书的封面是一个完整的大象的拼图,就像封面展示的那样,本书内容我们不再局部学习,而是把所有局部还原成一个整体,做出一个真正的操作系统。

目录

**[第0章 一些你可能正感到迷惑的问题
0.1 操作系统是什么](https://yq.aliyun.com/articles/99193)**
0.2 你想研究到什么程度
0.3 写操作系统,哪些需要我来做
0.4 软件是如何访问硬件的
0.5 应用程序是什么,和操作系统是如何配合到一起的
0.6 为什么称为“陷入”内核
0.7 内存访问为什么要分段
0.8 代码中为什么分为代码段、数据段?这和内存访问机制中的段是一回事吗
0.9 物理地址、逻辑地址、有效地址、线性地址、虚拟地址的区别
0.10 什么是段重叠
0.11 什么是平坦模型
0.12 cs、ds这类sreg段寄存器,位宽是多少
0.13 什么是工程,什么是协议
0.14 为什么Linux系统下的应用程序不能在Windows系统下运行
0.15 局部变量和函数参数为什么要放在栈中
0.16 为什么说汇编语言比C语言快
0.17 先有的语言,还是先有的编译器,第1个编译器是怎么产生的
0.18 编译型程序与解释型程序的区别
0.19 什么是大端字节序、小端字节序
0.20 BIOS中断、DOS中断、Linux中断的区别
0.21 Section和Segment的区别
0.22 什么是魔数
0.23 操作系统是如何识别文件系统的
0.24 如何控制CPU的下一条指令
0.25 指令集、体系结构、微架构、编程语言
0.26 库函数是用户进程与内核的桥梁
0.27 转义字符与ASCII码
0.28 MBR、EBR、DBR和OBR各是什么
**[第1章 部署工作环境
1.1 工欲善其事,必先利其器](https://yq.aliyun.com/articles/99336)**
1.2 我们需要哪些编译器
1.2.1 世界顶级编译器GCC
1.2.2 汇编语言编译器新贵NASM
1.3 操作系统的宿主环境
1.3.1 什么是虚拟机
1.3.2 盗梦空间般的开发环境,虚拟机中再装一个虚拟机
1.3.3 virtualBox下载,安装
1.3.4 Linux发行版下载
1.3.5 Bochs下载安装
1.4 配置bochs
1.5 运行bochs
**[第2章 编写MBR主引导记录,让我们开始 掌权
2.1 计算机的启动过程](https://yq.aliyun.com/articles/99391)**
2.2 软件接力第一棒,BIOS
2.2.1 实模式下的1MB内存布局
2.2.2 BIOS是如何苏醒的
2.2.3 为什么是0x7c00
2.3 让MBR先飞一会儿
2.3.1 神奇好用的$和$$,令人迷惑的section
2.3.2 NASM简单用法
2.3.3 请下一位选手MBR同学做准备

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