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{| class="wikitable" align="right" |- |<center><img src=https://www0.kfzimg.com/G06/M00/5A/07/p4YBAFqcOF-AFKTFAACZXewLtDI165_s.jpg width="260"></center> <small>[https://book.kongfz.com/212643/7264332324 来自 孔夫子网 的图片]</small> |} 《'''操作系统真象还原'''》，郑钢 著，出版社： 人民邮电出版社。 人民邮电出版社是全国优秀[[出版社]]、全国百佳图书出版单位。人民邮电出版社出版领域涵盖科技出版、教育出版、大众出版，涉及信息技术、[[通信]]、工业技术、科普<ref>[https://www.douban.com/group/topic/116170316/ 100部科普经典名著]，豆瓣，2018-04-26</ref>、经济管理、摄影、艺术、运动与休闲、心理学、少儿、大中专教材等10余个出版门类，年出版[[图书]]<ref>[https://www.xuexila.com/lishi/zixun/ziliao/18945.html 图书的演变历史资料]，学习啦，2017-06-07</ref>近万种。 ==内容简介== 本书共分16章，讲解了开发一个操作系统需要的技术和知识，主要内容有：操作系统基础、部署工作环境、编写MBR主引导记录、完善MBR错误、保护模式入门、保护模式进阶和向内核迈进、中断、内存管理系统、线程、输入输出系统、用户进程、完善内核、编写硬盘驱动程序、文件系统、系统交互等核心技术。 本书适合程序员、系统底层开发人员、操作系统爱好者阅读，也可作为大专院校相关专业师生用书和培训学校的教材。 ==目录== 第0章 一些你可能正感到迷惑的问题 1 0.1 [[操作系统]]是什么 1 0.2 你想研究到什么程度 2 0.3 写操作系统，哪些需要我来做 2 0.4 软件是如何访问硬件的 2 0.5 应用程序是什么，和操作系统是如何 配合到一起的 3 0.6 为什么称为“陷入”内核 4 0.7 内存访问为什么要分段 4 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 6 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 11 0.10 什么是段重叠 12 0.11 什么是平坦模型 12 0.12 cs、ds这类sreg段寄存器，位宽是 多少 12 0.13 什么是工程，什么是协议 13 0.14 为什么Linux系统下的应用程序不能在 Windows系统下运行 14 0.15 局部变量和函数参数为什么要放在 栈中 14 0.16 为什么说汇编语言比C语言快 15 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 16 0.18 编译型程序与解释型程序的区别 19 0.19 什么是大端字节序、小端字节序 19 0.20 BIOS中断、DOS中断、Linux中断的 区别 21 0.21 Section和Segment的区别 25 0.22 什么是魔数 29 0.23 操作系统是如何识别文件系统的 30 0.24 如何控制CPU的下一条指令 30 0.25 指令集、体系结构、微架构、编程 语言 30 0.26 库函数是用户进程与内核的桥梁 33 0.27 转义字符与ASCII码 37 0.28 MBR、EBR、DBR和OBR各是 什么 39 第 1章 部署工作环境 42 1.1 工欲善其事，必先利其器 42 1.2 我们需要哪些编译器 42 1.2.1 世界顶 级编译器GCC 42 1.2.2 汇编语言编译器新贵NASM 43 1.3 操作系统的宿主环境 43 1.3.1 什么是虚拟机 44 1.3.2 盗梦空间般的开发环境，虚拟机 中再装一个虚拟机 45 1.3.3 virtualBox下载，安装 46 1.3.4 Linux发行版下载 46 1.3.5 Bochs下载安装 46 1.4 配置bochs 48 1.5 运行bochs 49 第 2章 编写MBR主引导记录，让我们开始 掌权 52 2.1 计算机的启动过程 52 2.2 软件接力第 一棒，BIOS 52 2.2.1 实模式下的1MB内存布局 52 2.2.2 BIOS是如何苏醒的 54 2.2.3 为什么是0x7c00 56 2.3 让MBR先飞一会儿 58 2.3.1 神奇好用的$和$$，令人迷惑的 section 58 2.3.2 NASM简单用法 60 2.3.3 请下一位选手MBR同学做 准备 60 第3章 完善MBR 65 3.1 地址、section、vstart浅尝辄止 65 3.1.1 什么是地址 65 3.1.2 什么是section 67 3.1.3 什么是vstart 68 3.2 CPU的实模式 70 3.2.1 CPU的工作原理 71 3.2.2 实模式下的寄存器 72 3.2.3 实模式下内存分段由来 76 3.2.4 实模式下CPU内存寻址方式 78 3.2.5 栈到底是什么玩意儿 81 3.2.6 实模式下的ret 84 3.2.7 实模式下的call 85 3.2.8 实模式下的jmp 92 3.2.9 标志寄存器flags 97 3.2.10 有条件转移 99 3.2.11 实模式小结 101 3.3 让我们直接对显示器说点什么吧 101 3.3.1 CPU如何与外设通信—IO 接口 101 3.3.2 显卡概述 105 3.3.3 显存、显卡、显示器 106 3.3.4 改进MBR，直接操作显卡 110 3.4 bochs调试方法 112 3.4.1 bochs一般用法 113 3.4.2 bochs调试实例 118 3.5 硬盘介绍 122 3.5.1 硬盘发展简史 122 3.5.2 硬盘工作原理 123 3.5.3 硬盘控制器端口 126 3.5.4 常用的硬盘操作方法 128 3.6 让MBR使用硬盘 129 3.6.1 改造MBR 130 3.6.2 实现内核加载器 134 第4章 保护模式入门 136 4.1 保护模式概述 136 4.1.1 为什么要有保护模式 136 4.1.2 实模式不是32位CPU，变成了 16位 137 4.2 初见保护模式 137 4.2.1 保护模式之寄存器扩展 137 4.2.2 保护模式之寻址扩展 140 4.2.3 保护模式之运行模式反转 141 4.2.4 保护模式之指令扩展 145 4.3 全局描述符表 150 4.3.1 段描述符 150 4.3.2 全局描述符表GDT、局部描述 符表LDT及选择子 155 4.3.3 打开A20地址线 157 4.3.4 保护模式的开关，CR0寄存器的 PE位 158 4.3.5 让我们进入保护模式 158 4.4 处理器微架构简介 165 4.4.1 流水线 166 4.4.2 乱序执行 168 4.4.3 缓存 168 4.4.4 分支预测 169 4.5 使用远跳转指令清空流水线，更新段描述 符缓冲寄存器 172 4.6 保护模式之内存段的保护 173 4.6.1 向段寄存器加载选择子时的 保护 173 4.6.2 代码段和数据段的保护 174 4.6.3 栈段的保护 175 第5章 保护模式进阶，向内核迈进 177 5.1 获取物理内存容量 177 5.1.1 学习Linux获取内存的方法 177 5.1.2 利用BIOS中断0x15子功能 0xe820获取内存 177 5.1.3 利用BIOS中断0x15子功能 0xe801获取内存 179 5.1.4 利用BIOS中断0x15子功能 0x88获取内存 180 5.1.5 实战内存容量检测 181 5.2 启用内存分页机制，畅游虚拟空间 186 5.2.1 内存为什么要分页 186 5.2.2 一级页表 188 5.2.3 二级页表 192 5.2.4 规划页表之操作系统与用户 进程的关系 197 5.2.5 启用分页机制 198 5.2.6 用虚拟地址访问页表 204 5.2.7 快表TLB（Translation Lookaside Buffer）简介 206 5.3 加载内核 207 5.3.1 用C语言写内核 207 5.3.2 二进制程序的运行方法 211 5.3.3 elf格式的二进制文件 213 5.3.4 elf文件实例分析 218 5.3.5 将内核载入内存 222 5.4 权级深入浅出 229 5.4.1 权级那点事 229 5.4.2 TSS简介 230 5.4.3 CPL和DPL入门 232 5.4.4 门、调用门与RPL序 235 5.4.5 调用门的过程保护 240 5.4.6 RPL的前世今生 243 5.4.7 IO权级 248 第6章 完善内核 252 6.1 函数调用约定简介 252 6.2 汇编语言和C语言混合编程 256 6.2.1 浅析C库函数与系统调用 256 6.2.2 汇编语言和C语言共同协作 259 6.3 实现自己的打印函数 261 6.3.1 显卡的端口控制 261 6.3.2 实现单个字符打印 265 6.3.3 实现字符串打印 275 6.3.4 实现整数打印 277 6.4 内联汇编 281 6.4.1 什么是内联汇编 281 6.4.2 汇编语言AT&T语法简介 281 6.4.3 基本内联汇编 283 6.4.4 扩展内联汇编 284 6.4.5 扩展内联汇编之机器模式简介 294 第7章 中断 298 7.1 中断是什么，为什么要有中断 298 7.2 操作系统是中断驱动的 299 7.3 中断分类 299 7.3.1 外部中断 299 7.3.2 内部中断 301 7.4 中断描述符表 304 7.4.1 中断处理过程及保护 306 7.4.2 中断发生时的压栈 308 7.4.3 中断错误码 310 7.5 可编程中断控制器8259A 311 7.5.1 8259A介绍 311 7.5.2 8259A的编程 314 7.6 编写中断处理程序 319 7.6.1 从**简单的中断处理程序 开始 319 7.6.2 改进中断处理程序 335 7.6.3 调试实战：处理器进入中断时 压栈出栈完整过程 339 7.7 可编程计数器/定时器8253简介 346 7.7.1 时钟—给设备打拍子 346 7.7.2 8253入门 348 7.7.3 8253控制字 349 7.7.4 8253工作方式 350 7.7.5 8253初始化步骤 353 7.8 提高时钟中断的频率，让中断来得更 猛烈一些 354 第8章 内存管理系统 357 8.1 makefile简介 357 8.1.1 makefile是什么 357 8.1.2 makefile基本语法 358 8.1.3 跳到目标处执行 360 8.1.4 伪目标 361 8.1.5 make：递归式推导目标 362 8.1.6 自定义变量与系统变量 363 8.1.7 隐含规则 365 8.1.8 自动化变量 366 8.1.9 模式规则 367 8.2 实现assert断言 367 8.2.1 实现开、关中断的函数 367 8.2.2 实现ASSERT 370 8.2.3 通过makefile来编译 372 8.3 实现字符串操作函数 374 8.4 位图bitmap及其函数的实现 377 8.4.1 位图简介 377 8.4.2 位图的定义与实现 378 8.5 内存管理系统 381 8.5.1 内存池规划 381 8.5.2 内存管理系统第 一步，分配页 内存 388 第9章 线程 398 9.1 实现内核线程 398 9.1.1 执行流 398 9.1.2 线程到底是什么 399 9.1.3 进程与线程的关系、区别简述 402 9.1.4 进程、线程的状态 405 9.1.5 进程的身份证—PCB 405 9.1.6 实现线程的两种方式—内核或 用户进程 406 9.2 在内核空间实现线程 409 9.2.1 简单的PCB及线程栈的实现 409 9.2.2 线程的实现 413 9.3 核心数据结构，双向链表 417 9.4 多线程调度 421 9.4.1 简单优先级调度的基础 421 9.4.2 任务调度器和任务切换 425 第 10章 输入输出系统 439 10.1 同步机制——锁 439 10.1.1 排查GP异常，理解原子操作 439 10.1.2 找出代码中的临界区、互斥、 竞争条件 444 10.1.3 信号量 445 10.1.4 线程的阻塞与唤醒 447 10.1.5 锁的实现 449 10.2 用锁实现终端输出 452 10.3 从键盘获取输入 456 10.3.1 键盘输入原理简介 456 10.3.2 键盘扫描码 457 10.3.3 8042简介 463 10.3.4 测试键盘中断处理程序 465 10.4 编写键盘驱动 468 10.4.1 转义字符介绍 468 10.4.2 处理扫描码 469 10.5 环形输入缓冲区 476 10.5.1 生产者与消费者问题简述 476 10.5.2 环形缓冲区的实现 478 10.5.3 添加键盘输入缓冲区 481 10.5.4 生产者与消费者实例测试 482 第 11章 用户进程 485 11.1 为什么要有任务状态段TSS 485 11.1.1 多任务的起源，很久很久 以前…… 485 11.1.2 LDT简介 486 11.1.3 TSS的作用 488 11.1.4 CPU原生支持的任务切换 方式 492 11.1.5 现代操作系统采用的任务 切换方式 495 11.2 定义并初始化TSS 497 11.3 实现用户进程 501 11.3.1 实现用户进程的原理 501 11.3.2 用户进程的虚拟地址空间 501 11.3.3 为进程创建页表和3权 级栈 502 11.3.4 进入权级3 505 11.3.5 用户进程创建的流程 506 11.3.6 实现用户进程—上 507 11.3.7 bss简介 513 11.3.8 实现用户进程—下 515 11.3.9 让进程跑起来—用户进程的 调度 519 11.3.10 测试用户进程 520 第 12章 进一步完善内核 523 12.1 Linux系统调用浅析 523 12.2 系统调用的实现 527 12.2.1 系统调用实现框架 527 12.2.2 增加0x80号中断描述符 527 12.2.3 实现系统调用接口 528 12.2.4 增加0x80号中断处理例程 528 12.2.5 初始化系统调用和实现 sys_getpid 530 12.2.6 添加系统调用getpid 531 12.2.7 在用户进程中的系统调用 532 12.2.8 系统调用之栈传递参数 534 12.3 让用户进程“说话” 536 12.3.1 可变参数的原理 536 12.3.2 实现系统调用write 538 12.3.3 实现printf 539 12.3.4 完善printf 542 12.4 完善堆内存管理 545 12.4.1 malloc底层原理 545 12.4.2 底层初始化 548 12.4.3 实现sys_malloc 550 12.4.4 内存的释放 555 12.4.5 实现sys_free 558 12.4.6 实现系统调用malloc和free 562 第 13章 编写硬盘驱动程序 566 13.1 硬盘及分区表 566 13.1.1 创建从盘及获取安装的 磁盘数 566 13.1.2 创建磁盘分区表 567 13.1.3 磁盘分区表浅析 571 13.2 编写硬盘驱动程序 578 13.2.1 硬盘初始化 578 13.2.2 实现thread_yield和idle线程 582 13.2.3 实现简单的休眠函数 584 13.2.4 完善硬盘驱动程序 585 13.2.5 获取硬盘信息，扫描分区表 590 第 14章 文件系统 595 14.1 文件系统概念简介 595 14.1.1 inode、间接块索引表、文件 控制块FCB简介 595 14.1.2 目录项与目录简介 597 14.1.3 超级块与文件系统布局 599 14.2 创建文件系统 601 14.2.1 创建超级块、i结点、目录项 601 14.2.2 创建文件系统 603 14.2.3 挂载分区 609 14.3 文件描述符简介 612 14.3.1 文件描述符原理 612 14.3.2 文件描述符的实现 614 14.4 文件操作相关的基础函数 615 14.4.1 inode操作有关的函数 616 14.4.2 文件相关的函数 620 14.4.3 目录相关的函数 623 14.4.4 路径解析相关的函数 628 14.4.5 实现文件检索功能 630 14.5 创建文件 633 14.5.1 实现file_create 633 14.5.2 实现sys_open 636 14.5.3 在文件系统上创建第 1个 文件 639 14.6 文件的打开与关闭 640 14.6.1 文件的打开 640 14.6.2 文件的关闭 642 14.7 实现文件写入 643 14.7.1 实现file_write 643 14.7.2 改进sys_write及write系统 调用 648 14.7.3 把数据写入文件 650 14.8 读取文件 651 14.8.1 实现file_read 651 14.8.2 实现sys_read与功能验证 653 14.9 实现文件读写指针定位功能 655 14.10 实现文件删除功能 657 14.10.1 回收inode 657 14.10.2 删除目录项 660 14.10.3 实现sys_unlink与功能验证 663 14.11 创建目录 665 14.11.1 实现sys_mkdir创建目录 666 14.11.2 创建目录功能验证 669 14.12 遍历目录 671 14.12.1 打开目录和关闭目录 671 14.12.2 读取1个目录项 673 14.12.3 实现sys_readdir及sys_ rewinddir 674 14.13 删除目录 676 14.13.1 删除目录与判断空目录 676 14.13.2 实现sys_rmdir及功能验证 677 14.14 任务的工作目录 679 14.14.1 显示当前工作目录的原理及 基础代码 679 14.14.2 实现sys_getcwd 681 14.14.3 实现sys_chdir改变工作目录 683 14.15 获得文件属性 684 14.15.1 ls命令的幕后功臣 684 14.15.2 实现sys_stat 685 第 15章 系统交互 687 15.1 fork的原理与实现 687 15.1.1 什么是fork 687 15.1.2 fork的实现 689 15.1.3 添加fork系统调用与实现init 进程 695 15.2 添加read系统调用，获取键盘输入 696 15.3 添加putchar、clear系统调用 697 15.4 实现一个简单的shell 699 15.4.1 shell雏形 699 15.4.2 添加Ctrl u和Ctrl l快捷键 701 15.4.3 解析键入的字符 703 15.4.4 添加系统调用 705 15.4.5 路径解析转换 708 15.4.6 实现ls、cd、mkdir、ps、rm等 命令 712 15.5 加载用户进程 717 15.5.1 实现exec 717 15.5.2 让shell支持外部命令 723 15.5.3 加载硬盘上的用户程序执行 724 15.5.4 使用户进程支持参数 727 15.6 实现系统调用wait和exit 731 15.6.1 wait和exit的作用 731 15.6.2 孤儿进程和僵尸进程 732 15.6.3 一些基础代码 733 15.6.4 实现wait和exit 737 15.6.5 实现cat命令 741 15.7 管道 745 15.7.1 管道的原理 745 15.7.2 管道的设计 747 15.7.3 管道的实现 748 15.7.4 利用管道实现进程间通信 752 15.7.5 在shell中支持管道 754 参考文献 760 ==参考文献== [[Category:040 類書總論；百科全書總論]]
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