Question

怎么编写电脑系统?

Answer 1

1. 建立开发环境
这一步非常的简单。
将masm613和vc15的压缩包分别解压到e:masm615和e:msvc15目录下。你也可以放到其他目录下，根据自己的情况而定，但是下面用到的编译命令需要作相应的修改。也不需要添加或修改任何的环境变量。
2. IBM PC的启动及当时的内存使用情况
这一部分内容已经是老生常谈了，但又不能不说。我们只说从硬盘引导的情况。
当BIOS经过POST（Power On Test Self）后，将硬盘MBR读到内存0x0000:0x7C00的位置，然后从这里开始执行。一般的情况，MBR将选择活动分区进行操作系统的启动。在MBR开始执行时，内存使用的情况如下图所示，地址数据用16进制表示：
这已经是老掉牙的内容了，但是，在20年前却十分流行。如果想更详细的了解这方面的内容，找本讲解DOS的书看看吧。
我们自己的操作系统将被加载到0x1000:0x0100。这不是必需或者必然的，是人为选择的，你也可以将其放在0x4321:1234等其他地方。但是，上图中注明有其他用途的内存区域，应该保留，否则，你会后悔的。
3. 开发操作系统
我们自己的操作系统运行在实模式环境下（如果您不知道什么是实模式，也请看看20年前出版的当时非常流行的书，或者直接请教当时的前辈高手）。即使你的电脑是P4的CPU，刚启动时，也只相当于主频较高的8086而已。但是，没有关系。
首先，使用汇编语言写一个框架，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 ;调用C语言写的主函数
mov ax,4c00h ;调用DOS的功能（为了调试），与我们自己的操作系统无关
int 21h
这段代码非常简单，应该没有什么问题。
已经说了，操作系统将从0x1000:0x0100加载，说是无心，实则有意。我们知道，TINY模式的程序，在DOS下运行时，其起始地址就是0x0100，前面的256Byte是参数部分。如果直接将操作系统在系统启动时加载到0x1000:0x0100，调试时非常麻烦。我们将其起始地址设为0x0100，使其可以在DOS下运行（这也是在程序的最后包含int 21h指令的原因），确认正确无误后，再进行下一步的开发。
下面再看C语言的代码，文件名是main.c：
……
static void InitShell()
{
}
void cmain()
{
InitShell();
TermShell();
}
顾名思义，其中实现了一个简单的shell。因为该程序本身是操作系统的一部分，所以，平时经常使用的一些C库函数，在这里就不能使用了。总之，一切都要自己动手实现。幸好，在实模式下，几乎所有的设备的驱动都包含在BIOS中了，我们可以直接使用。否则，连从键盘读一个键值这样的事都需要自己写键盘的驱动程序，实在太难了。也是这个原因，我们自己的操作系统没有将CPU转到保护模式下，有心之人可以试试。
下面的事情几乎都可以使用C语言实现了。
第一，初始化显示模式。系统启动时，显卡已经被初始化成3模式了，就是80X25的彩色模式（除非你的显示器是单色显示器），我们不需要再做什么了。当然，你也可以将显卡设成VGA甚至SVGA模式，只要你的BIOS和显卡支持。
第二，实现一个具有简单交互功能的shell。代码不全，请自己补齐，或参看附件。
/*
*从键盘读一个字符，如果没有输入，则等待；返回值的低字节为asii码，高字节为键盘扫描码
*/
static int getch()
{
int chr=0;
__asm
{
mov ah,00h
int 16h
mov chr,ax
}
return chr;
}
/*
*使用TTY模式向屏幕输出一个字符
*/
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,...)
{
…… //给大家一点空间，自己实现吧
}
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)
{
…… //也请大家自己实现吧，例如，可以实现help，dir，cls，halt等命令
…… //其实，就是字符串比较的过程
}
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++;
}
}
}
更复杂、功能更强大的方法请参考BIOS的相关文档。也请大家发挥想象力，不断的扩展功能。说心里话，这个“操作系统”比dos还原始！但毕竟是自己的操作系统。