30天自制操作系统

内容简介：

自己编写一个操作系统，是许多程序员的梦想。也许有人曾经挑战过，但因为太难而放弃了。其实你错了，你的失败并不是因为编写操作系统太难，而是因为没有人告诉你那其实是一件很简单的事。那么，你想不想再挑战一次呢？

这是一本兼具趣味性、实用性与学习性的书籍。作者从计算机的构造、汇编语言、C语言开始解说，让你在实践中掌握算法。在这本书的指导下，从零编写所有代码，30天后就可以制作出一个具有窗口系统的32位多任务操作系统。

本书以课题为主导，边做边玩，抛开晦涩难懂的语言，行文风格十分随性，还充满了各种欢乐的吐槽，适合操作系统爱好者和程序设计人员阅读。

作者简介：

川合秀实（Hidemi Kawai）

生于1975年，是一位以“轻量化”编程思想见长的“非主流”开发者。2000年因自行开发的OSASK项目而名声大噪。OSASK是一个开源的32位微型操作系统，它并非以Linux等内核为基础，而是完全从零开始开发，在一张软盘的容量下实现了GUI、多任务、多语言等高级特性，启动时间只需1秒。本书的内容可以看成是作者以OSASK为蓝本，教会读者从零开始开发一个操作系统，同时可以让初学者在编写操作系统的过程中，了解操作系统背后更多的知识。

目录：

目 　 　录

第0天 　着手开发之前1

1 　前言1

2 　何谓操作系统3

3 　开发操作系统的各种方法4

4 　无知则无畏4

5 　如何开发操作系统6

6 　操作系统开发中的困难7

7 　学习本书时的注意事项（重要！）9

8 　各章内容摘要11

第1天 　从计算机结构到汇编程序入门13

1 　先动手操作13

2 　究竟做了些什么19

3 　初次体验汇编程序22

4 　加工润色24

第2天 　汇编语言学习与Makefile入门28

1 　介绍文本编辑器28

2 　继续开发29

3 　先制作启动区40

4 　Makefile入门41

第3天 　进入32位模式并导入C语言45

1 　制作真正的IPL45

2 　试错50

3 　读到18扇区51

4 　读入10个柱面52

5 　着手开发操作系统54

6 　从启动区执行操作系统55

7 　确认操作系统的执行情况56

8 　32位模式前期准备57

9 　开始导入C语言59

10 　实现HLT（harib00j）62

第4天 　C语言与画面显示的练习64

1 　用C语言实现内存写入（harib01a）64

2 　条纹图案（harib01b）67

3 　挑战指针（harib01c）69

4 　指针的应用（1）（harib01d）74

5 　指针的应用（2）（harib01e）74

6 　色号设定（harib01f）75

7 　绘制矩形（harib01g）84

8 　今天的成果（harib01h）86

第5天 　结构体、文字显示与GDT/IDT初始化88

1 　接收启动信息（harib02a）88

2 　试用结构体（harib02b）89

3 　试用箭头记号（harib02c）91

4 　显示字符（harib02d）91

5 　增加字体（harib02e）94

6 　显示字符串（harib02f）96

7 　显示变量值（harib02g）97

8 　显示鼠标指针（harib02h）99

9 　GDT与IDT的初始化（harib02i）101

第6天 　分割编译与中断处理108

1 　分割源文件（harib03a）108

2 　整理Makefile（harib03b）109

3 　整理头文件（harib03c）110

4 　意犹未尽112

5 　初始化PIC（harib03d）115

6 　中断处理程序的制作（harib03e）119

第7天 　FIFO与鼠标控制125

1 　获取按键编码（hiarib04a）125

2 　加快中断处理（hiarib04b）127

3 　制作FIFO缓冲区（hiarib04c）130

4 　改善FIFO缓冲区（hiarib04d）133

5 　整理FIFO缓冲区（hiarib04e）135

6 　总算讲到鼠标了（harib04f）138

7 　从鼠标接受数据（harib04g）141

第8天 　鼠标控制与32位模式切换144

1 　鼠标解读（1）（harib05a）144

2 　稍事整理（harib05b）146

3 　鼠标解读（2）（harib05c）148

4 　移动鼠标指针（harib05d）151

5 　通往32位模式之路153

第9天 　内存管理162

1 　整理源文件（harib06a）162

2 　内存容量检查（1）（harib06b）163

3 　内存容量检查（2）（harib06c）168

4 　挑战内存管理（harib06d）172

第10天 　叠加处理181

1 　内存管理（续）（harib07a）181

2 　叠加处理（harib07b）184

3 　提高叠加处理速度（1）（harib07c）194

4 　提高叠加处理速度（2）（harib07d）197

第11天 　制作窗口201

1 　鼠标显示问题（harib08a）201

2 　实现画面外的支持（harib08b）202

3 　shtctl的指定省略（harib08c）203

4 　显示窗口（harib08d）206

5 　小实验（harib08e）208

6 　高速计数器（harib08f）209

7 　消除闪烁（1）（harib08g）211

8 　消除闪烁（2）（harib08h）214

第12天 　定时器（1）220

1 　使用定时器（harib09a）220

2 　计量时间（harib09b）224

3 　超时功能（harib09c）225

4 　设定多个定时器（harib09d）228

5 　加快中断处理（1）（harib09e）232

6 　加快中断处理（2）（harib09f）234

7 　加快中断处理（3）（harib09g）236

第13天 　定时器（2）240

1 　简化字符串显示（harib10a）240

2 　重新调整FIFO缓冲区（1）（harib10b）241

3 　测试性能（harib10c～harib10f）243

4 　重新调整FIFO缓冲区（2）（harib10g）246

5 　加快中断处理（4）（harib10h）253

6 　使用“哨兵”简化程序（harib10i）257

第14天 　高分辨率及键盘输入262

1 　继续测试性能（harib11a～harib11c）262

2 　提高分辨率（1）（harib11d）266

3 　提高分辨率（2）（harib11e）269

4 　键盘输入（1）（harib11f）272

5 　键盘输入（2）（harib11g）275

6 　追记内容（1）（harib11h）277

7 　追记内容（2）（harib11i）279

第15天 　多任务（1）282

1 　挑战任务切换（harib12a）282

2 　任务切换进阶（harib12b）289

3 　做个简单的多任务（1）（harib12c）291

4 　做个简单的多任务（2）（harib12d）293

5 　提高运行速度（harib12e）294

6 　测试运行速度（harib12f）297

7 　多任务进阶（harib12g）299

第16天 　多任务（2）304

1 　任务管理自动化（harib13a）304

2 　让任务休眠（harib13b）308

3 　增加窗口数量（harib13c）313

4 　设定任务优先级（1）（harib13d）317

5 　设定任务优先级（2）（harib13e）320

第17天 　命令行窗口329

1 　闲置任务（harib14a）329

2 　创建命令行窗口（harib14b）331

3 　切换输入窗口（harib14c）334

4 　实现字符输入（harib14d）337

5 　符号的输入（harib14e）341

6 　大写字母与小写字母（harib14f）343

7 　对各种锁定键的支持（harib14g）346

第18天 　dir命令350

1 　控制光标闪烁（1）（harib15a）350

2 　控制光标闪烁（2）（harib15b）352

3 　对回车键的支持（harib15c）355

4 　对窗口滚动的支持（harib15d）357

5 　mem命令（harib15e）359

6 　cls命令（harib15f）363

7 　dir命令（harib15g）366

第19天 　应用程序371

1 　type命令（harib16a）371

2 　type命令改良（harib16b）378

3 　对FAT的支持（harib16c）382

4 　代码整理（harib16d）387

5 　第一个应用程序（harib16e）387

第20天 　API392

1 　程序整理（harib17a）392

2 　显示单个字符的API（1）（harib17b）399

3 　显示单个字符的API（2）（harib17c）402

4 　结束应用程序（harib17d）403

5 　不随操作系统版本而改变的API（harib17e）405

6 　为应用程序自由命名（harib17f）408

7 　当心寄存器（harib17g）410

8 　用API显示字符串（harib17h）412

第21天 　保护操作系统418

1 　攻克难题——字符串显示API（harib18a）418

2 　用C语言编写应用程序（harib18b）420

3 　保护操作系统（1）（harib18c）424

4 　保护操作系统（2）（harib18d）426

5 　对异常的支持（harib18e）431

6 　保护操作系统（3）（harib18f）434

7 　保护操作系统（4）（harib18g）435

第22天 　用C语言编写应用程序443

1 　保护操作系统（5）（harib19a）443

2 　帮助发现bug（harib19b）448

3 　强制结束应用程序（harib19c）452

4 　用C语言显示字符串（1）（harib19d）455

5 　用C语言显示字符串（2）（harib19e）457

6 　显示窗口（harib19f）462

7 　在窗口中描绘字符和方块（harib19g）465

第23天 　图形处理相关468

1 　编写malloc（harib20a）468

2 　画点（harib20b）472

3 　刷新窗口（harib20c）475

4 　画直线（harib20d）478

5 　关闭窗口（harib20e）483

6 　键盘输入API（harib20f）484

7 　用键盘输入来消遣一下（harib20g）488

8 　强制结束并关闭窗口（harib20h）489

第24天 　窗口操作493

1 　窗口切换（1）（harib21a）493

2 　窗口切换（2）（harib21b）495

3 　移动窗口（harib21c）496

4 　用鼠标关闭窗口（harib21d）498

5 　将输入切换到应用程序窗口（harib21e）500

6 　用鼠标切换输入窗口（harib21f）506

7 　定时器API（harib21g）507

8 　取消定时器（harib21h）511

第25天 　增加命令行窗口515

1 　蜂鸣器发声（harib22a）515

2 　增加更多的颜色（1）（harib22b）518

3 　增加更多的颜色（2）（harib22c）520

4 　窗口初始位置（harib22d）523

5 　增加命令行窗口（1）（harib22e）524

6 　增加命令行窗口（2）（harib22f）528

7 　增加命令行窗口（3）（harib22g）531

8 　增加命令行窗口（4）（harib22h）532

9 　变得更像真正的操作系统（1）（harib22i）534

10 　变得更像真正的操作系统（2）（harib22j）538

第26天 　为窗口移动提速541

1 　提高窗口移动速度（1）（harib23a）541

2 　提高窗口移动速度（2）（harib23b）543

3 　提高窗口移动速度（3）（harib23c）547

4 　提高窗口移动速度（4）（harib23d）549

5 　启动时只打开一个命令行窗口（harib23e）551

6 　增加更多的命令行窗口（harib23f）554

7 　关闭命令行窗口（1）（harib23g）555

8 　关闭命令行窗口（2）（harib23h）561

9 　start命令（harib23i）563

10 　ncst命令（harib23j）564

第27天 　LDT与库571

1 　先来修复bug（harib24a）571

2 　应用程序运行时关闭命令行窗口（harib24b）573

3 　保护应用程序（1）（harib24c）577

4 　保护应用程序（2）（harib24d）580

5 　优化应用程序的大小（harib24e）583

6 　库（harib24f）587

7 　整理make环境（harib24g）590

第28天 　文件操作与文字显示598

1 　alloca（1）（harib25a）598

2 　alloca（2）（harib25b）601

3 　文件操作API（harib25c）605

4 　命令行API（harib25d）612

5 　日文文字显示（1）（harib25e）615

6 　日文文字显示（2）（harib25f）624

7 　日文文字显示（3）（harib25g）629

第29天 　压缩与简单的应用程序635

1 　修复bug（harib26a）635

2 　文件压缩（harib26b）636

3 　标准函数644

4 　非矩形窗口（harib26c）647

5 　bball（harib26d）648

6 　外星人游戏（harib26e）651

第30天 　高级的应用程序659

1 　命令行计算器（harib27a）659

2 　文本阅览器（harib27b）664

3 　MML播放器（harib27c）671

4 　图片阅览器（harib27d）679

5 　IPL的改良（harib27e）683

6 　光盘启动（harib27f）688

第31天 　写在开发完成之后690

1 　继续开发要靠大家的努力690

2 　关于操作系统的大小692

3 　操作系统开发的诀窍693

4 　分享给他人使用694

5 　关于光盘中的软件695

6 　关于开源的建议696

7 　后记698

8 　毕业典礼703

9 　附录704

文章试读：“好想编写一个操作系统呀！”笔者的朋友曾说这是所有程序员都曾经怀揣的一个梦想。说“所有的程序员”可能有点夸张了，不过作为程序员的梦想，它至少也应该能排进前十名吧。 也许很多人觉得编写操作系统是个天方夜谭，这一定是操作系统业界的一个阴谋（笑）。他们故意让大家相信编写操作系统是一件非常困难的事情，这样就可以高价兜售自己开发的操作系统，而且操作系统的作者还会被顶礼膜拜。那么实际情况又怎么样呢？和别...

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