Erstellen Sie Ihr eigenes Betriebssystem: Installieren Sie einen C-Compiler und Tools wie MinGW-w64. Schreiben Sie einen Bootloader in Assemblersprache, um den Kernel zu laden. Erstellen Sie den Kernel in C, einschließlich des Befehlsinterpreters. Verwenden Sie ein Makefile, um den Bootloader und den Kernel in einer „os.img“-Datei zu kombinieren. Führen Sie die Datei „os.img“ auf einer virtuellen Maschine oder Hardware wie VirtualBox aus.

Erstellen Sie (wirklich) Ihr eigenes Betriebssystem: C-Programmierung für Anfänger

In der Welt der Computer ist das Betriebssystem (OS ) ist eine der wichtigsten Software. Es ist für die Verwaltung der Hardwareressourcen und die Bereitstellung einer Schnittstelle für Benutzer zur Interaktion mit dem Computer verantwortlich. Während es praktisch ist, ein handelsübliches Betriebssystem zu verwenden, können Sie durch die Erstellung Ihres eigenen Betriebssystems von Grund auf einen Einblick in das Innenleben Ihres Computers erhalten. In diesem Artikel führen wir Sie Schritt für Schritt durch die Erstellung Ihres eigenen Betriebssystems mithilfe der Programmiersprache C und geben Ihnen einen Einblick in die Komplexität und Leistungsfähigkeit des Betriebssystemdesigns.

Schritt eins: Compiler und Tools installieren

Bevor Sie beginnen, müssen Sie einen C-Compiler und einige zusätzliche Tools installieren. Für Anfänger ist MinGW-w64 eine gute Wahl, das eine vollständige C-Kompilierungsumgebung für Windows-Systeme bereitstellt. Alternativ finden Sie auch Alternativen für Linux und macOS.

Schritt 2: Schreiben Sie den Bootloader

Der Bootloader ist der erste Teil des Betriebssystems und ist für das Laden des Kernels beim Start des Computers verantwortlich. Wir werden einen einfachen Bootloader in Assembler schreiben, da er uns die direkte Interaktion mit der Hardware ermöglicht. Der Code sieht so aus:

; 入口点
entry:
    ; 加载内核到内存
    mov eax, 0x1000
    mov ebx, 0x100000
    mov ecx, 0x10000
    rep movsb

    ; 跳转到内核入口点
    jmp 0x1000

Schritt 3: Erste Version des Kernels

Jetzt schreiben wir die erste Version des Kernels. Es wird einen einfachen Befehlsinterpreter enthalten, der es uns ermöglicht, Befehle einzugeben und mit dem System zu interagieren. Der Kernel-Code sieht folgendermaßen aus:

#include 

int main() {
    while (1) {
        char command[256];

        // 提示用户输入命令
        printf("> ");

        // 读取命令并执行它
        scanf("%s", command);
        if (strcmp(command, "exit") == 0) {
            break;
        } else if (strcmp(command, "help") == 0) {
            printf("Available commands: exit, help\n");
        } else {
            printf("Invalid command\n");
        }
    }

    // 返回 0 以指示成功终止
    return 0;
}

Schritt vier: Alles zusammenfügen

Nachdem wir nun den Bootloader und den Kernel haben, ist es an der Zeit, alles zusammenzusetzen. Dazu müssen wir ein Makefile erstellen, das den Build-Prozess definiert:

bootloader: bootloader.asm
    nasm -f bin bootloader.asm

kernel: kernel.c
    gcc -ffreestanding -o kernel kernel.c

all: bootloader kernel
    dd if=bootloader of=os.img bs=512 count=1
    dd if=kernel of=os.img bs=512 seek=1

Führen Sie den Befehl make aus, um den Bootloader und den Kernel zu kompilieren und zu verknüpfen und die Betriebssystem-Image-Datei zu erstellen os .img.

Praktischer Fall: Ausführen Ihres Betriebssystems

Sobald Sie ein Betriebssystem-Image haben, können Sie es mit einer virtuellen Maschine oder physischer Hardware ausführen. So führen Sie os.img in VirtualBox aus:

1. Erstellen Sie eine neue virtuelle Maschine und wählen Sie „Andere“ als Betriebssystemtyp.
2. Ordnen Sie mindestens 512 MB RAM zu.
3. Hängen Sie die Datei os.img an den ersten IDE-Kanal der virtuellen Festplatte an.
4. Starten Sie die virtuelle Maschine.

Ihr Betriebssystem sollte jetzt in VirtualBox ausgeführt werden. Sie können über die Eingabeaufforderung damit interagieren.

Fazit

Das Erstellen eines eigenen Betriebssystems ist eine aufregende und herausfordernde Erfahrung. Wenn Sie diesem Leitfaden folgen, werden Sie die Grundprinzipien des Betriebssystemdesigns verstehen und das Erfolgserlebnis erleben, das mit der Erstellung von Software von Grund auf einhergeht.