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文末附彩蛋、运行效果图以及源代码 计算机相关专业的读者们在大学时都学习过《操作系统》这门课程。对于什么是操作系统，老师们普遍以理论概念为主进行教授，比如，什么是进程，什么是线程，什么是文件系统等知识点。可是，像进程与线程的创建过程、空间换时间的应用场景等内容却鲜有提及。不过，可能有些人觉得没有必要非常清楚这些问题，以前的我也曾有过此种想法。待到有幸从事几年Linux内核级的研发工作后，我才逐渐对上述问题有了比较直观、深刻的认知，并且慢慢体会到，如果不清楚操作系统原理，某些问题解决起来非常困难。 在计算机领域，中国的发展速度仍然落后于发达国家，师资力量不足是在所难免的。一些学校只是概括性地传授微机原理、汇编语言、计算机组成原理、编译原理、操作系统等基础知识，甚至还可能只将它们作为选修课程。但在工作多年的反思中才发现，它们是融会贯通计算机领域的必要知识，它们往往决定了一个人能在计算机行业走多远。而且，目前中国软件行业仍以外包为主，能够静下心来做技术储备、基础知识培训的自主研发型公司少之又少，这种局面使得我们想在工作中弥补基础知识依然十分困难。 现今，网络上已有不少关于操作系统实践类的文章和图书，这些文章和图书作为入门学习是很不错的选择。可是，这些文章和图书内容的一个通病是，操作系统普遍采用Intel 32位处理器的虚拟平台进行开发、研制。这个32位处理器的虚拟平台虽然学起来简单，但如果用到工作中举一反三的话，还是存在诸多差距与不足。比较典型的例子有，虚拟平台与物理平台在软硬件执行流程上的差异、多核处理器间的通信机制、高级中断控制器的配置、先进的64位处理器体系结构等，这些问题难以正确分析、推理及解决，会导致理论与实践脱节。 考虑到对操作系统感兴趣的读者不在少数，基础知识的掌握水平势必参差不齐。为了照顾到各个方面，本书将尽量做到既适合在校学习理论知识的初学者，又适合在职工作的软件工程师或有一定基础的业余爱好者。 《一个64位操作系统的设计与实现》讲述了一个64位多核操作系统的自制过程。首先从虚拟平台构筑起一个基础框架，随后再将基础框架移植到物理平台中进行升级、完善与优化。为了凸显64位多核操作系统的特点，物理平台选用搭载着Intel Core i7处理器的笔记本电脑。与此同时，本书还将Linux内核的源码精髓、诸多官方白皮书以及多款常用协议浓缩于其中，可使读者在读完本书后能够学以致用，进而达到理论联系实际的目的。 这不是一本由几万行代码简单罗列成的书，也不是一本由各种技术文档堆砌成的书。当你在学习计算机操作系统原理时迷失了方向，它会为你点亮一盏灯，照亮前方的路。  本文将从目录、主要内容和总结这三部分的结构给大家介绍，同时附上部分运行效果图及源代码，希望大家能够喜欢！！ 目录  主要内容全书共16章。第1~2章讲述了操作系统的基础概念和开发操作系统需要掌握的知识;第3~-5章在虚拟平台下快速构建起一个操作系统模型;第6~16章将在物理平台下对操作系统模型做进一步升级、 优化和完善。 第一部分 操作系统相关知识介绍及环境搭建这一部分将介绍操作系统相关知识及环境搭建方法，包含两章内容:
第1章操作系统概述：本章首先从宏观上介绍操作系统由哪几部分组成，然后介绍编写操作系统必须掌握的知识，最后再简要介绍本书操作系统。 本章主要向读者介绍如下内容
 第2章环境搭建及基础知识：本章介绍编写本书操作系统所需的基础知识、系统环境及环境搭建方法，大家不必在这方面耗费太多精力，本若够用就好的原则即可。 本章主要向读者介绍如下内容
 第二部分初级篇初级篇将快速搭建起一个操作系统雏形，使读者初步了解操作系统的组织结构、各模块的功能以及模块间的联系，包括如下3章内容。 第3章BootL oader引导启动程序：本章将采用一种简洁、高效的开发方式对BootLoader引导启动程序进行讲解，进而将BootL oader引导启动程序的整体概貌展现在读者面前，然后在高级篇里对BootI oader引导启动程序的更多技术细节再做进一步解释。 从这一章开始，将正式进入操作系统开发环节。话不多说，精彩即刻开始! 本章主要向读者介绍如下内容
 第4章内核层：经过BootLoader引导加载程序的洗礼后，现在正式进入系统内核程序的研发环节，本章将会把系统内核各个部分的基础功能展现在读者面前。当读者了解系统内核的基础功能后，高级篇再对这部分内容进行结构化和深入化。 本章主要向读者介绍如下内容
 第5章应用层：经过前一章的学习，我们已经简单实现了操作系统的内核层程序。虽然这个系统的核心极其简陋，但它已是原理性知识的实践化，这就是种进步。内核层 主要是为应用层提供服务的， 既然内核层已经初步实现，本章将会把工作重心从内核层转移到应用层。 本章主要向读者介绍如下内容
 第三部分高级篇高级篇将会补充讲解初级篇跳过的复杂内容，并在此基础上进行诸多功能扩展和原理性描述，相关章节包括如下内容:其中，第6章是对处理器体系结构的探索，主要针对Intel处理器在各种运行模式下的寻址方式进行讲解;第7章补充了初级篇引导启动部分遗漏的内容，并将BootLoader程序移植到物理平台;第8~14章属于内核层的内容，这部分内容深化并升级了初级篇的系统内核，使其功能更加丰富、健壮;第15章属于应用层的内容，它将-一个只能显示Hello World !的应用程序，演变成一个具备交互能力的Shell命令解析器。 第6章处理器体系结构：本章主要介绍Intel处理器体系结构相关知识，并结合这些知识对初级篇编写的程序进行补充讲解，从而使读者们更加直观地学习这部分内容。限于篇幅，本章将主要讲解Intel处理器的基础功能、各种运行模式的特点、各个地址空间的转换过程及方法等常用知识，而像高级中断控制器( APIC )、多核处理器管理等知识将会在需要时另作补充。 本章主要向读者介绍如下内容
 第7章完善BootLoader功能：本章将会对初级篇编写的BootL oader程序进行升级和完善，并补充讲解遗漏的技术细节。而且从本章开始我们将进入物理平台的研发工作，光听听就会觉得这是一件令人热血沸腾的事，想必读者已经期待物理平台的讲解许久了。 本章主要向读者介绍如下内容
 第8章内核主程序：本章将会继续对初级篇中的内核主程序进行功能性补充，并对操作系统的地址空间划分情况以及此前遗漏的编译、链接等知识予以补充说明。 本章主要向读者介绍如下内容
 第9章高级内存管理单元：本章内容仍将涉及内存和物理页的分配/回收算法，虽然在初级内存管理单元一节中， 已经实现了对物理内存信息的检测，并初步实现了物理页的分配功能，但这些功能还不够强大，不足以支撑整个系统内核的正常运行，因此需要通过本章内容对现有内存管理单元进行补充完全。 本章主要向读者介绍如下内容
第10章高级中断处理单元：在初级篇中，我们已经实现了单核处理器的中断处理单元，它基于8259A PIC实现，是单核处理器时代的典型中断控制器芯片。由于8259A芯片只能将中断请求信号投递给一个指定的处理器，所以当多核处理器问世后，如果依然沿用此类芯片，则在爆发大量中断请求时，此类芯片势必会影响处理器对它们的响应速度。 本章主要向读者介绍如下内容
第11章设备驱动程序：本章将涉及键盘、鼠标控制器的配置，键盘扫描码的解析，鼠标数据包格式的解析，硬盘控制器协议的使用等知识点。 本章主要向读者介绍如下内容
第12章进程管理：经过设备驱动程序一章的洗礼后，本章将对初级篇的进程管理单元(或称进程管理模块)进行补充、升级与完善，这一过程将涉及多核处理器、进程调度、临界区竞争、进程间通信等重要内容和相关知识点。相信经过此次升级后的进程管理单元会更加精彩。 本章主要向读者介绍如下内容
第13章文件系统：本章将带领读者实现功能更强大的FAT32文件系统。 本章主要向读者介绍如下内容
第14章系统调用API库：本章将在适当参考POSIX规范标准的基础上，从现有核心模块中为应用程序抽象出系统调用API。 本章主要向读者介绍如下内容
第15章Shell命令解析器及命令：经过对POSIX规范的粗浅学习和系统调用API的简单实现后，应用程序已能够在系统内核的帮助下实现一些基础操作。本章将在此基础上实现Shell命令解析器和若干基础命令，以增强操作系统的功能和使用体验。此举不仅可以有针对性地实现更多系统调用API、扩大应用程序对系统调用API的测试范围，而且还为操作系统引入交互功能，可谓一举多得。 本章主要向读者介绍如下内容
第16章一个彩蛋：当读者看到此处时，想必大多数人都会觉得意犹未尽，同时也盼望着尽早看完本书后能够大干一番。虽然本操作系统的主体内容已经结束，但考虑到许多初学者会在调试阶段反复反汇编system文件去查找问题，为了让异常信息便于观察和理解，本节特意为读者引入内核栈反向跟踪技术，此技术可在内核触发异常时打印出内核层的函数调用过程。 这份【一个64位操作系统的设计与实现】共有692页，需要完整版的小伙伴，可以转发此文关注小编，私信小编【学习】或【资料】来获取！！ 一个64位操作系统的设计与实现（运行效果图）由于篇幅限制在这里只给大家展示部分，完整版可获取 初级篇 第3章 第4章 第5章 高级篇 第7章 第9章 第13章 第16章 一个64位操作系统的设计与实现-源代码 以高级篇第16章为例： 以上文档、运行效果图及源代码均免费分享，有需要获取用于学习的朋友，帮忙转发一下，关注小编，私信【学习】或【资料】获取即可 希望大家能把本文的内容认真学习到手，并且能够灵活运用到工作当中，增加自己的技术深度和广度，让自己变得更有价值！ 也希望本文能够得到大家的喜欢！ |
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