Orange’s：一个操作系统的实现 (2010 年度畅销榜NO.100000 ) 期书

本书从只有二十行的引导扇区代码出发，一步一步地向读者呈现一个操作系统框架的完成过程。书中不仅关注代码本身，同时关注完成这些代码的思路和过程。本书不同于其他的理论型书籍，而是提供给读者一个动手实践的路线图。读者可以根据路线图逐步完成各部分的功能，从而避免了一开始就面对整个操作系统数万行代码时的迷茫和挫败感。书中讲解了大量在开发操作系统中需注意的细节问题，这些细节不仅能使读者更深刻地认识操作系统的核心原理，而且使整个开发过程少走弯路。本书分上下两篇，共11章。其中每一章都以前一章的工作成果为基础，实现一项新的功能。而在章的内部，一项大的功能被分解成许多小的步骤，通过完成每个小的步骤，读者可以不断获得阶段性的成果，从而让整个开发过程变得轻松并且有趣。
本书适合各类程序员、程序开发爱好者阅读，也可作为高等院校操作系统课程的实践参考书。

上 篇
第1章 马上动手写一个最小的“操作系统” 2
1.1 准备工作 2
1.2 十分钟完成的操作系统 3
1.3 引导扇区 4
1.4 代码解释 4
1.5 水面下的冰山 6
1.6 回顾 7
第2章 搭建你的工作环境 8
2.1 虚拟计算机Bochs 8
2.1.1 Bochs初体验 8
2.1.2 Bochs的安装 9
2.1.3 Bochs的使用 10
2.1.4 用Bochs调试操作系统 12
2.2 QEMU 15
2.3 平台之争：Windows还是*nix 16
2.4 GNU/Linux下的开发环境 20
2.5 Windows下的开发环境 22
2.6 总结 23
第3章 保护模式（Protect Mode） 25
3.1 认识保护模式 25
3.1.1 保护模式的运行环境 29
3.1.2 GDT（Global Descriptor Table） 31
3.1.3 实模式到保护模式，不一般的jmp 33
3.1.4 描述符属性 35
3.2 保护模式进阶 38
3.2.1 海阔凭鱼跃 38
3.2.2 LDT（Local Descriptor Table） 44
3.2.3 特权级概述 48
3.2.4 特权级转移 51
3.2.5 关于“保护”二字的一点思考 65
3.3 页式存储 65
3.3.1 分页机制概述 66
3.3.2 编写代码启动分页机制 67
3.3.3 PDE和PTE 68
3.3.4 cr3 71
3.3.5 回头看代码 72
3.3.6 克勤克俭用内存 73
3.3.7 进一步体会分页机制 81
3.4 中断和异常 87
3.4.1 中断和异常机制 87
3.4.2 外部中断 90
3.4.3 编程操作8259A 91
3.4.4 建立IDT 94
3.4.5 实现一个中断 95
3.4.6 时钟中断试验 96
3.4.7 几点额外说明 98
3.5 保护模式下的I/O 100
3.5.1 IOPL 100
3.5.2 I/O许可位图（I/O Permission Bitmap） 100
3.6 保护模式小结 101
第4章 让操作系统走进保护模式 102
4.1 突破512字节的限制 102
4.1.1 FAT12 103
4.1.2 DOS可以识别的引导盘 108
4.1.3 一个最简单的Loader 108
4.1.4 加载Loader入内存 109
4.1.5 向Loader交出控制权 116
4.1.6 整理boot.asm 116
4.2 保护模式下的“操作系统” 117
第5章 内核雏形 119
5.1 在Linux下用汇编写Hello World 119
5.2 再进一步，汇编和C同步使用 120
5.3 ELF（Executable and Linkable Format） 123
5.4 从Loader到内核 127
5.4.1 用Loader加载ELF 127
5.4.2 跳入保护模式 131
5.4.3 重新放置内核 137
5.4.4 向内核交出控制权 142
5.5 扩充内核 143
5.5.1 切换堆栈和GDT 144
5.5.2 整理我们的文件夹 148
5.5.3 Makefile 149
5.5.4 添加中断处理 155
5.5.5 两点说明 168
5.6 小结 169
第6章 进程 171
6.1 迟到的进程 171
6.2 概述 171
6.2.1 进程介绍 172
6.2.2 未雨绸缪——形成进程的必要考虑 172
6.2.3 参考的代码 173
6.3 最简单的进程 174
6.3.1 简单进程的关键技术预测 175
6.3.2 第一步——ring0→ring1 178
6.3.3 第二步——丰富中断处理程序 189
6.4 多进程 200
6.4.1 添加一个进程体 200
6.4.2 相关的变量和宏 200
6.4.3 进程表初始化代码扩充 202
6.4.4 LDT 203
6.4.5 修改中断处理程序 203
6.4.6 添加一个任务的步骤总结 206
6.4.7 号外：Minix的中断处理 207
6.4.8 代码回顾与整理 212
6.5 系统调用 220
6.5.1 实现一个简单的系统调用 222
6.5.2 get_ticks的应用 227
6.6 进程调度 232
6.6.1 避免对称——进程的节奏感 232
6.6.2 优先级调度总结 240
第7章 输入/输出系统 242
7.1 键盘 242
7.1.1 从中断开始——键盘初体验 242
7.1.2 AT、PS/2键盘 243
7.1.3 键盘敲击的过程 244
7.1.4 用数组表示扫描码 248
7.1.5 键盘输入缓冲区 251
7.1.6 用新加的任务处理键盘操作 253
7.1.7 解析扫描码 254
7.2 显示器 263
7.2.1 初识TTY 264
7.2.2 基本概念 264
7.2.3 寄存器 267
7.3 TTY任务 270
7.3.1 TTY任务框架的搭建 272
7.3.2 多控制台 277
7.3.3 完善键盘处理 281
7.3.4 TTY任务总结 288
7.4 区分任务和用户进程 289
7.5 printf 291
7.5.1 为进程指定TTY 292
7.5.2 printf()的实现 292
7.5.3 系统调用write() 294
7.5.4 使用printf() 296
下 篇
第8章 进程间通信 300
8.1 微内核还是宏内核 300
8.1.1 Linux的系统调用 302
8.1.2 Minix的系统调用 303
8.1.3 我们的选择 305
8.2 IPC 306
8.3 实现IPC 306
8.3.1 assert()和panic() 309
8.3.2 msg_send()和msg_receive() 313
8.3.3 增加消息机制之后的进程调度 321
8.4 使用IPC来替换系统调用get_ticks 322
8.5 总结 324
第9章 文件系统 325
9.1 硬盘简介 325
9.2 硬盘操作的I/O 端口 326
9.3 硬盘驱动程序 327
9.4 文件系统 337
9.5 硬盘分区表 338
9.6 设备号 344
9.7 用代码遍历所有分区 347
9.8 完善硬盘驱动程序 352
9.9 在硬盘上制作一个文件系统 355
9.9.1 文件系统涉及的数据结构 356
9.9.2 编码建立文件系统 358
9.10 创建文件 366
9.10.1 Linux下的文件操作 366
9.10.2 文件描述符（file descriptor） 367
9.10.3 open() 369
9.11 创建文件所涉及的其他函数 377
9.11.1 strip_path() 377
9.11.2 search_file() 378
9.11.3 get_inode()和sync_inode() 379
9.11.4 init_fs() 381
9.11.5 read_super_block()和get_super_block() 382
9.12 关闭文件 383
9.13 查看已创建的文件 384
9.14 打开文件 386
9.15 读写文件 387
9.16 测试文件读写 390
9.17 文件系统调试 393
9.18 删除文件 395
9.19 插曲：奇怪的异常 401
9.20 为文件系统添加系统调用的步骤 403
9.21 将TTY纳入文件系统 404
9.22 改造printf 411
9.23 总结 413
第10章 内存管理 414
10.1 fork 414
10.1.1 认识fork 414
10.1.2 fork前要做的工作（为fork所做的准备） 417
10.1.3 fork()库函数 421
10.1.4 MM 421
10.1.5 运行 427
10.2 exit和wait 427
10.3 exec 432
10.3.1 认识exec 433
10.3.2 为自己的操作系统编写应用程序 434
10.3.3 “安装”应用程序 436
10.3.4 实现exec 442
10.4 简单的shell 447
10.5 总结 449
第11章 尾声 451
11.1 让mkfs()只执行一次 451
11.2 从硬盘引导 455
11.2.1 编写硬盘引导扇区和硬盘版loader 455
11.2.2 “安装”hdboot.bin和hdldr.bin 461
11.2.3 grub 461
11.2.4 小结 463
11.3 将OS安装到真实的计算机 465
11.3.1 准备工作 465
11.3.2 安装Linux 466
11.3.3 编译源代码 466
11.3.4 开始安装 467
11.4 总结 467
参考文献 470

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