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開發電腦系統需要什麼

發布時間:2023-09-16 09:45:39

怎麼編寫電腦系統

1. 建立開發環境
這一步非常的簡單。
將masm613和vc15的壓縮包分別解壓到e:masm615和e:msvc15目錄下。你也可以放到其他目錄下,根據自己的情況而定,但是下面用到的編譯命令需要作相應的修改。也不需要添加或修改任何的環境變數。
2. IBM PC的啟動及當時的內存使用情況
這一部分內容已經是老生常談了,但又不能不說。我們只說從硬碟引導的情況。
當BIOS經過POST(Power On Test Self)後,將硬碟MBR讀到內存0x0000:0x7C00的位置,然後從這里開始執行。一般的情況,MBR將選擇活動分區進行操作系統的啟動。在MBR開始執行時,內存使用的情況如下圖所示,地址數據用16進製表示:
這已經是老掉牙的內容了,但是,在20年前卻十分流行。如果想更詳細的了解這方面的內容,找本講解DOS的書看看吧。
我們自己的操作系統將被載入到0x1000:0x0100。這不是必需或者必然蔽稿吵的,是人為選擇的,你也可以將其放在0x4321:1234等其他地方。但是,上圖中註明有其他用途的內存區域,應該保留,否則,你會後悔的。
3. 開發操作系統
我們自己的操作系統運行在實模式環境下(如果您不知道什麼是實模式,也請看看20年前出版的當時非常流行的書,或者直接請教當時的前輩高手)。即使你的電腦是P4的CPU,剛啟動時,也只相當於主頻較高的8086而已。但是,沒有關系。
首先,使用匯編語言寫一個框架,文件名是entry.asm:
;
; entry.asm
; Copyright (C) 2004, Tian XiangYuan
;
.MODEL TINY,C
.386p
option expr32
option casemap:none
cmain PROTO NEAR C
.CODE
ORG 0100h ;偏移地址
_start:
jmp begin
nop
DB 'TianXiangYuan',0 ;the magic of my os
begin:
cli
mov ax,cs
mov ds,ax
mov es,ax
mov ss,ax
mov sp,0FFFFh
sti
call cmain ;調用C語言寫的主函數
mov ax,4c00h ;調用DOS的功能(為了調試),與我宏侍們自己的操作系統無關
int 21h
這段代碼非常簡單,應該沒有什麼問題。
已經說了,操作系統將從0x1000:0x0100載入,說是無心,實則有意。我們知道,TINY模式的程序,在DOS下運行時,其起始地址就是0x0100,前面的256Byte是參數部分。如果直接將操作系統在系統啟動時載入到0x1000:0x0100,調試時非常麻煩。我們將其起始地址設為0x0100,使其可以在DOS下運行(這也是在程序的最後包含int 21h指令的原因),確認正確無誤後,再進行下一步的開發。
下面再看C語言的代碼,文件名是main.c:
……
static void InitShell()
{
}
void cmain()
{
InitShell();
TermShell();
}
顧名思義,其中實現了一個簡單的shell。因為該程序本身是操作系統的一部分,所以,平時經常使用的一些C庫函數,在這里就不能使用了。總之,一切都要自己動手實現。幸好,在實模式下,幾乎所有的設備的驅動都包含在BIOS中了,我們可以直接使用。否則,連從鍵盤讀一個鍵值這樣的事都需要自己寫鍵盤的驅動程序,實在太難了。也是這個原因,我們自己的操作系統沒有將CPU轉到保護模式下,有心之人可以試試。
下面的事情幾乎都可以使用C語言實現了。
第一,初始化顯示模式。系統啟動時,顯卡已經被初始化成3模式了,就是80X25的彩色模式(除非你的顯示器是單色顯示器),我們不需要再做什麼了。當然,你也可以將顯卡設成VGA甚至SVGA模式,只要你的BIOS和顯敬襲卡支持。
第二,實現一個具有簡單交互功能的shell。代碼不全,請自己補齊,或參看附件。
/*
*從鍵盤讀一個字元,如果沒有輸入,則等待;返回值的低位元組為asii碼,高位元組為鍵盤掃描碼
*/
static int getch()
{
int chr=0;
__asm
{
mov ah,00h
int 16h
mov chr,ax
}
return chr;
}
/*
*使用TTY模式向屏幕輸出一個字元
*/
static void putch(unsigned char key)
{
__asm
{
mov bh,0
mov al,key
mov ah,0Eh
int 10h
}
}
#define KEY_BACKSPACE 0x08
#define KEY_ENTER 0x0D
#define KEY_NEWLINE 0x0A
#define KEY_ESCAPE 0x1B
static int printk(const char* str,...)
{
…… //給大家一點空間,自己實現吧
}
static void endline()
{
putch(KEY_NEWLINE); //Line Feed (LF)
putch(KEY_ENTER); //Enter (CR)
}
static char msg_prompt[]="CMD:";
static void deal_cmd(char* cmd_line,int cmd_len)
{
…… //也請大家自己實現吧,例如,可以實現help,dir,cls,halt等命令
…… //其實,就是字元串比較的過程
}
static void TermShell()
{
char cmd_line[80]={0,};
int cmd_len=0;
endline();
printk(msg_prompt,sizeof(msg_prompt));
for (;;)
{
cmd_line[cmd_len]=getch();
switch(cmd_line[cmd_len])
{
case KEY_ENTER:
if (cmd_len>1)
deal_cmd(cmd_line,cmd_len);
//break;
case KEY_ESCAPE:
cmd_len=0;
endline();
printk(msg_prompt,sizeof(msg_prompt));
break;
case KEY_BACKSPACE:
if (cmd_len>0)
{
putch(0x08);
putch(' ');
putch(0x08);
cmd_len--;
}
break;
default:
putch(cmd_line[cmd_len]);
cmd_len++;
}
}
}
更復雜、功能更強大的方法請參考BIOS的相關文檔。也請大家發揮想像力,不斷的擴展功能。說心裡話,這個「操作系統」比dos還原始!但畢竟是自己的操作系統。

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