动手做操作系统

准备工具

1. 在Windows下编写代码，使用vscode、记事本等编辑器。
2. 使用Linux的虚拟机编译内核和生成操作软盘映像。（img软盘也可以直接在window11环境下使用bximage.exe生成，但需要在虚拟机里进行格式化）
3. 必要时使用安装了DOS的虚拟机来调试程序以及操作软盘映像。
4. 安装一个Bochs,必要的时候用它来调试。
5. 使用其他必要的工具，比如版本控制工具(VSS或者CVS)。

tips

1. 软盘是从A盘启动的

实模式和保护模式

在操作系统中，实模式（Real Mode）和保护模式（Protected Mode）是两种不同的工作模式，特别是在x86架构的计算机上常见。

实模式：

• 实模式是早期IBM PC兼容计算机上的一种工作模式。在实模式下，CPU可以访问1MB范围内的内存。
• 内存管理采用分段机制，内存地址由一个16位段地址和一个16位偏移地址组成，共20位地址空间。
• 实模式下，没有内存保护机制，任何程序都可以访问系统的所有内存和硬件设备，因此容易导致系统的稳定性问题。
  保护模式：
• 保护模式是后来引入的一种工作模式，提供了更为复杂和强大的内存管理和保护机制。
• 在保护模式下，CPU可以访问超过1MB的内存，并且支持虚拟内存和分页机制。
• 内存管理采用分段和分页结合的方式，可以实现更灵活的内存保护和隔离，不同程序之间不会相互影响。
• 保护模式下，操作系统可以对内存和硬件设备进行更精细的控制和管理，提高了系统的稳定性和安全性。

总的来说，实模式和保护模式是操作系统在x86架构下的两种不同的工作模式，保护模式相比实模式具有更多的功能和优势，是现代操作系统常用的工作模式。

全局描述符表（GDT）

全局描述符表（Global Descriptor Table，GDT）是x86架构下一种用于管理内存的数据结构，它在操作系统中扮演着重要的角色。GDT定义了内存分段的策略，包括内存段的起始地址、段的大小、访问权限等信息。

在x86架构中，内存被分成多个段（segment），每个段都有自己的起始地址和大小。GDT就是用来管理这些段的数据结构。每个段都由一个描述符（descriptor）来描述，而GDT就是存放这些描述符的表格。描述符包含了段的各种属性，比如基地址、段限长、访问权限等。

通过GDT，操作系统可以实现对内存的灵活管理和保护。例如，操作系统可以将代码、数据、堆栈等不同类型的信息放在不同的段中，并且对每个段设置不同的访问权限，从而提高系统的安全性和稳定性。此外，GDT还支持虚拟内存和分页机制，可以实现更高效的内存管理和地址转换。

总的来说，全局描述符表（GDT）是x86架构下一种重要的内存管理数据结构，它定义了内存分段的策略，为操作系统提供了灵活的内存管理和保护机制。

进入保护模式

(1) 准备GDT

(2) 用 lgdt 加载 gdtr.
lgdt [GdtPtr]

(3) 关中断
cli

(4) 打开 A20地址线.
in al, 92h
or al, 00000010b
out 92h, al

(5)置cr0的PE位（第0位）为1.
mov eax, cr0
or eax, 1
mov cr0, eax

(6)跳转，进入保护模式.
jmp dword SelectorCode32:0

运行一个.com程序的步骤

1. 使用bximage.exe生成一个软盘
2. 将软盘插入到xp虚拟机中，进行格式化（选择带ms-dos启动盘的格式化）
3. 将需要运行的.com程序放入软盘中，之后将软盘取出（防止软盘被占用而出错）
4. 编辑bochsrc.bxrc，将软盘名称改成自己软盘的名称，将启动盘改成A
5. 运行C:\Bochs-2.6.9\dos 里的 bchsrc.bxrc即可进入到软盘中，之后在窗口中输入test1.com即可运行

保护模式下的特点

1. 地址用 SEG:OFFSET 表示 ; 段值仍然由原来16位的cs、ds 等寄存器表示，但此时它仅仅变成了一个索引，这个索引指向一个数据结构的一个表项，表项中详细定义了段的起始地址、界限、属性等内容。这个数据结构，就是GDT（实际上还可能是LDT，这个以后再介绍)。GDT 中的表项也有一个专门的名字，叫做描述符（Descriptor)。
2. 也就是说，GDT的作用是用来提供段式存储机制，这种机制是通过段寄存器和GDT中的描述符共同提供的。
3. GDT中的每一个描述符定义一个段
4. 不难理解，当TI和RPL都为零时，选择子就变成了对应描述符相对于GDT 基址的偏移

建立新段的步骤

1. 建立一个段
2. 在段表中建立一个条目写进去
3. 给定一个选择子（指向段表的索引）
4. 初始化时，把起始地址填入到Desc
5. 使用该段