W1OS自制操作系统
参考链接
- 《30天自制操作系统》源码中文版 https://github.com/yourtion/30dayMakeOS
- How to create an OS from scratch https://github.com/cfenollosa/os-tutorial
- https://blog.csdn.net/tyler_download/article/category/6280228/3?
前言
做一个自己的操作系统一定是很一件很酷的事。今天仔细读了下上面三篇文章，都非常不错，不过比较遗憾的是除了第一节的hello world之外，后面的数据结构的定义，各种模式的转换都非常脑坑疼。为了能尽快做出一个成品来获得正反馈(zhuangb)，我将中间一系列过程能省则省掉了，最终能最简单展示一个helloworld的窗口程序，来增强一下满足感。
普通流程
虽然我力图精简大部分的流程，但是操作系统的制作流程还是需要明白的。
软盘读写
首先BIOS只能读取软盘512个字节，但是操作系统内核明显会超过它，所以一般这512字节都会写一个内核加载器，通过它来加载我们真正的内核。
内核加载器
内核加载器的作用是什么呢，它用来告诉BIOS，“来加载512字节之后的数据吧～”。同时我们还要注意我们编译出来的img的结构大小，前512字节是加载器的二进制代码，不足的用00来代替，后面是我们真正内核的代码。需要注意的是，内核加载器由于硬件（软盘）的结构限制，只能以512字节为单位加载内核，如果内核超出，需要及时修改加载器，告诉它“需要加载更多内核代码”。
保护模式32位寻址
计算机默认进入的实模式，但是它的功能有限，我们需要操作CPU来进入“保护模式”，上面的参考文章也会在一开始告诉你，如何进入保护模式。总之就是定义一堆看不懂的数据结构～
跨平台C语言的编译
进入到保护模式后，就可以访问到更大的内存空间了，接下来就是抛弃汇编，使用C语言编写内核。首先的问题是，C语言编写的程序如何让我们内核识别到？参见https://github.com/cfenollosa/os-tutorial/blob/master/11-kernel-crosscompiler/README.md，使用我们系统的gcc编译一个不带任何依赖的gcc即可（听起来有点好玩，就和go语言用go写的一样），然后在汇编种预留c语言的接口
[bits 32]
[extern main] ; Define calling point. Must have same name as kernel.c 'main' function
call main ; Calls the C function. The linker will know where it is placed in memory
jmp $之后用编译出来的gcc编译c语言代码，汇编编译汇编代码，将两个文件合起来即可。
绘制界面
如果要绘制界面，需要用汇编调用BIOS的中断，操作硬件打开显卡色彩功能（可以理解为用汇编操作BIOS的API）。
打开VGA显卡
mov al, 13h
mov ah, 0x00
int 0x10画像素点
mov ah,0ch
mov al,10;颜色值 1~256
mov dx,1 ;x坐标
mov cx,1 ;y坐标
mov bh,0
int 0x10颜色值
通过一个像素点，就可以画整个图形界面了（有点以前OpenGL写游戏的味道）
精简流程
为了最快自制一个带界面的操作系统，我精简了一个流程（虽然还是花了一天）。我们直接用汇编操作BIOS的显卡功能，什么加载器，什么GDT，统统不要。
直接上代码
org 0x7c00;
jmp entry
entry:
mov ax, 0
mov ss, ax
mov ds, ax
mov es, ax
mov si,font_X
mov di,font_Y
putloop:
mov al, 13h
mov ah, 0x00
int 0x10
mov cx,0
mov dx,0
x:
cmp cx,320
je y
; mov dx, 2
call draw
add cx,1
jmp x
y:
add dx,1
mov cx,0
cmp dx,200
je draw_menu
jmp x
draw_menu:
mov cx,0
mov dx,183
x2:
cmp cx,320
je y2
call draw_greem
add cx,1
jmp x2
y2:
add dx,1
mov cx,0
cmp dx,200
je draw_hello
jmp x2
draw_hello:
mov cx,0
mov dx,0
_loop_x:
mov cl, [si]
add si, 1
mov dl, [di]
add di, 1
cmp cl, 0
je fin
call draw_font
; mov ah, 0x0e
; mov bx, 15
; int 0x10
jmp _loop_x
; _loop_y:
jmp fin
draw:
pusha
mov ah,0ch
mov al,8
mov bh,0
int 0x10
popa
ret
font_X:
DB 13,12,13,11,13,13,13,13,13,13,13,13,13,13,11,12,13,14,15,1,2,3,6,7,8,2,7,2,7,2,7,2,4,5,7,2,4,5,7,2,4,5,7,2,4,5,7,3,6,3,6,3,6,3,6,3,6,20,21,19,20,21,22,19,20,21,22,20,21,27,28,29,26,30,25,31,25,31,25,31,25,31,25,31,25,31,25,31,25,31,25,31,26,30,27,28,29,35,36,37,39,34,38,39,33,39,33,39,33,34,35,36,37,38,39,33,39,33,39,33,34,38,33,35,36,37,50,51,53,54,49,50,51,52,53,54,55,49,50,51,52,53,54,55,49,50,51,52,53,54,55,50,51,52,53,54,51,52,53,52
db 0
font_Y:
DB 1,2,2,3,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,13,13,13,13,1,1,1,1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,5,5,6,6,6,6,7,7,7,7,8,8,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,6,6,7,7,7,7,8,8,8,8,9,9,1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,13,1,1,1,1,2,2,2,3,3,4,4,5,6,7,7,7,8,9,10,10,11,11,12,12,12,13,13,13,13,4,4,4,4,5,5,5,5,5,5,5,6,6,6,6,6,6,6,7,7,7,7,7,7,7,8,8,8,8,8,9,9,9,10
db 0
draw_greem:
; pop dx ;坐标y
; pop cx ;坐标x
pusha
mov ah,0ch
mov al,7
mov bh,0
int 0x10
popa
ret
draw_font:
; pop dx ;坐标y
; pop cx ;坐标x
pusha
mov ah,0ch
mov al,10
mov bh,0
int 0x10
popa
ret
fin:
HLT
jmp fin
times 510-($-$$) db 0
dw 0xaa55通过nasm编译
nasm kernel.asm -f bin -o kernal.img最终效果图
">
font_X，font_Y是什么呢，是文字的像素坐标，因为不会用汇编操作多维数组，只能自己用Python写个转换程序，将文字转换为坐标 - =
Python转换程序
def draw_font(chars, pianyi_x=0, pianyi_y=0):
chars = chars.strip().splitlines()
y = 0 + pianyi_y
x = 0 + pianyi_x
_x = []
_y = []
output = []
for line in chars:
x = 0 + pianyi_x
for i in line:
if i == '*':
output.append((x, y))
x += 1
y += 1
print(output)
s = ""
for point in output:
s += str(point[0]) + ","
print("x:DB " + s.strip(","))
s = ""
for point in output:
s += str(point[1]) + ","
print("y:DB " + s.strip(","))
charsH = '''
........
........
........
........
.**.**..
*******.
*******.
*******.
.*****..
..***...
...*....
........
........
........
........
........
'''
charW = '''
'''
draw_font(charsH, 1 + 16 + 16 + 8 + 8)它将输出
x:DB 50,51,53,54,49,50,51,52,53,54,55,49,50,51,52,53,54,55,49,50,51,52,53,54,55,50,51,52,53,54,51,52,53,52
y:DB 4,4,4,4,5,5,5,5,5,5,5,6,6,6,6,6,6,6,7,7,7,7,7,7,7,8,8,8,8,8,9,9,9,10将这个数值放到那段代码中即可。最后，其实可以把界面画的更好看点，但是因为没有做内核加载器，我们的程序只能512字节的大小，我这段代码刚刚差不多。我明天可以试试做个内核加载器将界面完善一下～