Linux 0.11 - 整个操作系统就 20 几行代码-11

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Linux 0.11 - 整个操作系统就 20 几行代码-11


整个操作系统就 20 几行代码

第二部分正式开始啦!

在第一部分,用了总共十回的篇章,把进入 main 方法前的苦力工作都完成了,我们的程序终于跳到第一个由 c 语言写的,也是操作系统的全部代码骨架的地方,就是 main.c 文件里的 main 方法。

void main(void) 
    ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV;
    drive_info = DRIVE_INFO;
    memory_end = (1<<20) + (EXT_MEM_K<<10);
    memory_end &= 0xfffff000;
    if (memory_end > 16*1024*1024)
        memory_end = 16*1024*1024;
    if (memory_end > 12*1024*1024) 
        buffer_memory_end = 4*1024*1024;
    else if (memory_end > 6*1024*1024)
        buffer_memory_end = 2*1024*1024;
    else
        buffer_memory_end = 1*1024*1024;
    main_memory_start = buffer_memory_end;

    mem_init(main_memory_start,memory_end);
    trap_init();
    blk_dev_init();
    chr_dev_init();
    tty_init();
    time_init();
    sched_init();
    buffer_init(buffer_memory_end);
    hd_init();
    floppy_init();

    sti();
    move_to_user_mode();
    if (!fork()) 
        init();
    

    for(;;) pause();

数一数看,总共也就 20 几行代码。

但这的确是操作系统启动流程的全部秘密了,我用空格将这个代码分成了几个部分。

第一部分是一些参数的取值和计算。

void main(void) 
    ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV;
    drive_info = DRIVE_INFO;
    memory_end = (1<<20) + (EXT_MEM_K<<10);
    memory_end &= 0xfffff000;
    if (memory_end > 16*1024*1024)
        memory_end = 16*1024*1024;
    if (memory_end > 12*1024*1024) 
        buffer_memory_end = 4*1024*1024;
    else if (memory_end > 6*1024*1024)
        buffer_memory_end = 2*1024*1024;
    else
        buffer_memory_end = 1*1024*1024;
    main_memory_start = buffer_memory_end;
    ...

包括根设备 ROOT_DEV,之前在汇编语言中获取的各个设备的参数信息 drive_info,以及通过计算得到的内存边界

  • main_memory_start
  • main_memory_end
  • buffer_memory_start
  • buffer_memory_end

从哪获得之前的设备参数信息呢?如果你前面看了,那一定还记得这个表,都是由 setup.s 这个汇编程序调用 Bios 中断获取的各个设备的信息,并保存在约定好的内存地址 0x90000 处,现在这不就来取了么,我就不赘述了。

内存地址长度(字节)名称
0x900002光标位置
0x900022扩展内存数
0x900042显示页面
0x900061显示模式
0x900071字符列数
0x900082未知
0x9000A1显示内存
0x9000B1显示状态
0x9000C2显卡特性参数
0x9000E1屏幕行数
0x9000F1屏幕列数
0x9008016硬盘1参数表
0x9009016硬盘2参数表
0x901FC2根设备号

第二部分是各种初始化 init 操作。

void main(void) 
    ...
    mem_init(main_memory_start,memory_end);
    trap_init();
    blk_dev_init();
    chr_dev_init();
    tty_init();
    time_init();
    sched_init();
    buffer_init(buffer_memory_end);
    hd_init();
    floppy_init();
    ...

包括内存初始化 mem_init中断初始化 trap_init进程调度初始化 sched_init 等等。我们知道学操作系统知识的时候,其实就分成这么几块来学的,看来在操作系统源码上看,也确实是这么划分的,那我们之后照着源码慢慢品,就好了。

第三部分是切换到用户态模式,并在一个新的进程中做一个最终的初始化 init。

void main(void) 
    ...
    sti();
    move_to_user_mode();
    if (!fork()) 
        init();
    
    ...

这个 init 函数里会创建出一个进程,设置终端的标准 IO,并且再创建出一个执行 shell 程序的进程用来接受用户的命令,到这里其实就出现了我们熟悉的画面(下面是 bochs 启动 Linux 0.11 后的画面)。

第四部分是个死循环,如果没有任何任务可以运行,操作系统会一直陷入这个死循环无法自拔。

void main(void) 
    ...
    for(;;) pause();

OK,不要细品每一句话,我们本回就是要你有个整体印象,之后会细细讲这里的每一个部分。

这里再放上目前的内存布局图。

这个图大家一定要牢记在心,操作系统说白了就是在内存中放置各种的数据结构,来实现“管理”的功能。

所以之后我们的学习过程,主心骨其实就是看看,操作系统在经过一番折腾后,又在内存中建立了什么数据结构,而这些数据结构后面又是如何用到的。

比如进程管理,就是在内存中建立好多复杂的数据结构用来记录进程的信息,再配合上进程调度的小算法,完成了进程这个强大的功能。

为了让大家目前心里有个底,我们把前面的工作再再再再在这里做一个回顾,用一张图表示就是:

看到了吧,我们已经把 boot 文件夹下的三个汇编文件的全部代码都一行一行品读过了,其主要功能就是三张表的设置:全局描述符表、中断描述符表、页表。同时还设置了各种段寄存器,栈顶指针。并且,还为后续的程序提供了设备信息,保存在 0x90000 处往后的几个位置上。

最后,一个华丽的跳转,将程序跳转到了 main.c 文件里的 main 函数中。

所以,本讲就是让大家深呼吸,把之前的准备工作再消化消化。如果第一部分全部认真看过的同学,必定觉得这一回是废话。

如果你不这样觉得,那就得再回去重新梳理一边咯,如果有不会的,赶紧查资料搞懂它,因为之后要打一系列的硬仗了!根基不稳,地动山摇!


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Linux 0.11-进入保护模式前最后一次折腾内存-05

Linux 0.11-硬盘初始化-20

Linux 0.11-硬盘初始化-20

Linux 0.11-操作系统启动完结篇-40

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