交流最小内核的学习和实现方法

什么是操作系统？

       操作系统是一种控制计算机系统及其资源运行的软件。说到底，一个操作系统在无依托的环境运行是任务重要的工作，因为上面所有的应用都在OS(操作系统简称)，里面运行。

需要的必备知识？

        初次接触操作系统的学习应该掌握不用太多的知识，现学现用和保持兴趣比一开始的完美更重要，所有直接开始这个不太困难的学习吧。

怎样的开发环境？

        这个看你第一次接触是选择32位的、还是64位的操作系统开始写，需要提醒的是32位是一切开发操作系统的理解底层，虽然现在的64位操作系统是日常使用的主流。

GCC 交叉编译器？

        交叉编译器是需要经常接触的朋友，在现在的编译已经由Makefile来组织，可还能使用build.sh这样的Shell脚本文件来使用，算是一个专业的组织、一个临时的运行。

接下来进入正式的学习

下载需要的编程环境

Windows、macOS(苹果电脑)、Linux(开源操作系统)，WSL(Linux环境的Windows子系统)，安装需要工具的麻烦程度不同

这个自己找AI去安装需要的开发工具，环境多样、命令复杂、习惯不同，就不浪费篇幅了。

引导程序是什么东西

[bits 16]
[org 0x7c00]

start:
mov ax, 0
mov es, ax
mov bx, 0x1000
mov ah, 0x02
mov al, 1
mov ch, 0
mov cl, 2
mov dh, 0
int 0x13
jc disk_error

cli
lgdt [gdt_desc]

mov eax, cr0
or eax, 1
mov cr0, eax

jmp 0x08:pm_entry

[bits 32]
pm_entry:
mov ax, 0x10
mov ds, ax
mov es, ax
mov ss, ax
mov esp, 0x7c00

mov edi, 0x2000
mov ecx, 1024
xor eax, eax
rep stosd

mov dword [0x2000], 0x3003

mov edi, 0x3000
mov ecx, 1024
xor eax, eax
rep stosd

mov ebx, 0x3000
mov eax, 0x00000003
mov ecx, 1024

fill_pt:
mov [ebx], eax
add ebx, 4
add eax, 0x1000
loop fill_pt

mov eax, 0x2000
mov cr3, eax

mov eax, cr0
or eax, 0x80000000
mov cr0, eax

jmp 0x08:0x1000

disk_error:
cli
hlt

gdt_start:
dq 0
gdt_code:
dw 0xffff
dw 0
db 0
db 0x9a
db 0xcf
db 0
gdt_data:
dw 0xffff
dw 0
db 0
db 0x92
db 0xcf
db 0
gdt_end:

gdt_desc:
dw gdt_end – gdt_start – 1
dd gdt_start

times 510 – ($-$$) db 0
dw 0xaa55

语法讲解（NASM 汇编，Intel 风格）

1. 方括号开头的三条是 "编译指示"（伪指令），不是 CPU 指令

• [bits 16] / [bits 32]：告诉 NASM 生成 16 位还是 32 位机器码。代码前半段是实模式（16 位），后半段切到保护模式（32 位），所以一文件两段
• [org 0x7c00]：声明代码的加载地址。BIOS 约定把引导扇区放到 0x7C00，NASM 依据它计算所有标号的绝对地址

2. 标号（label） start:、disk_error:、gdt_start:、pm_entry: 都是地址符号，供 jmp、loop、jc 定位。pm_entry 前面没有分隔指令，靠 jmp 0x08:pm_entry 这个远跳转直接跨过去。

3. 数据定义伪指令

• db/dw/dd/dq：依次定义 1/2/4/8 字节数据。GDT 的三个描述符就是用手写的 8 字节拼出来的
• times 510 – ($-$$) db 0：填充语句。$ = 当前位置，$$ = 本段起始，$-$$ = 已写入字节数，整体意思是 "把扇区填满到 510 字节"
• dw 0xaa55：引导扇区魔数（55 AA），BIOS 靠它确认这是个可启动盘

4. GDT 手工构造 gdt_start: dq 0（空描述符）+ gdt_code + gdt_data。lgdt [gdt_desc] 把 GDTR 加载。两个描述符都是扁平模型（base=0，limit=4GB），代码段类型 0x9A、数据段 0x92。0x08 是代码段选择子（index 1，RPL=0），0x10 是数据段选择子（index 2）。

5. 关键指令

表格

属于什么编程风格

Intel 语法 + NASM 方言 操作数顺序是 "目的在前、源在后"（mov ds, ax），这是 Intel 语法；与 GNU 汇编的 AT&T 语法（movl %ax, %ds）正好相反。[org]、times、$/$$ 这些是 NASM 特有的写法。

要怎么能打印 "颜色字符"？

void kernel_main() {
char *video_memory = (char*) 0xb8000;
video_memory[0] = 'H';
video_memory[1] = 0x0e;
video_memory[2] = 'e';
video_memory[3] = 0x0e;
video_memory[4] = 'l';
video_memory[5] = 0x0e;
video_memory[6] = 'l';
video_memory[7] = 0x0e;
video_memory[8] = 'o';
video_memory[9] = 0x0e;
video_memory[10] = ' ';
video_memory[11] = 0x0e;
video_memory[12] = 'W';
video_memory[13] = 0x0e;
video_memory[14] = 'o';
video_memory[15] = 0x0e;
video_memory[16] = 'r';
video_memory[17] = 0x0e;
video_memory[18] = 'l';
video_memory[19] = 0x0e;
video_memory[20] = 'd';
video_memory[21] = 0x0e;
video_memory[22] = '!';
video_memory[23] = 0x0e;
while(1);
}

ENTRY(kernel_main)
SECTIONS {
. = 0x1000;
.text : { *(.text) }
.data : { *(.data) }
.bss : { *(.bss) }
}

为什么能打印 "颜色字符"？

因为 0xB8000 是 VGA 文本模式显存，而写的是 "字符 + 颜色属性" 对，不是普通字符串。

这就是裸机编程里的 "最原始输出"：没有 printf、没有系统调用，直接写显存。改一下属性字节（比如 0x1e、0x07），字色就变。

这个链接脚本的作用是什么？

它的作用是：告诉链接器 "代码放在哪个物理地址、段怎么排、入口在哪"—— 因为裸机内核没有操作系统来帮你加载。

怎么编译运行？

nasm -f bin entry.asm -o entry.bin
gcc -m32 -ffreestanding -fno-pic -c loader.c -o loader.o
ld -m elf_i386 -Ttext 0x1000 –oformat binary -o loader.bin loader.o
dd if=/dev/zero of=os.img bs=512 count=100
dd if=entry.bin of=os.img bs=512 count=1 conv=notrunc
dd if=loader.bin of=os.img bs=512 seek=1 conv=notrunc
qemu-system-x86_64 -drive format=raw,file=os.img

编译的运行结果