独自のオペレーティング システムを構築する (本当に!): 初心者のための C プログラミング

独自のオペレーティング システムを構築する: C コンパイラーと MinGW-w64 などのツールをインストールします。アセンブリ言語を使用してブートローダーを作成し、カーネルをロードします。コマンド インタープリターを含むカーネルを C で作成します。 Makefile を使用して、ブートローダーとカーネルを「os.img」ファイルに結合します。仮想マシンまたは VirtualBox などのハードウェア上で「os.img」ファイルを実行します。

独自のオペレーティング システム (実際に) を作成する: 初心者向けの C プログラミング

コンピューターの世界では、オペレーション システム (OS) ) は最も重要なソフトウェアの 1 つです。ハードウェア リソースを管理し、ユーザーがコンピュータと対話するためのインターフェイスを提供する役割を果たします。既製のオペレーティング システムを使用するのは便利ですが、独自のオペレーティング システムを最初から構築すると、コンピューターの内部の仕組みを理解できるようになります。この記事では、C プログラミング言語を使用して独自のオペレーティング システムを作成する手順を段階的に説明し、オペレーティング システムの設計の複雑さと能力について理解できるようにします。

ステップ 1: コンパイラとツールをインストールする

始める前に、C コンパイラといくつかの追加ツールをインストールする必要があります。初心者には、Windows システムに完全な C コンパイル環境を提供する MinGW-w64 が適しています。 Linux や macOS の代替手段も見つかります。

ステップ 2: ブート ローダーを作成する

ブート ローダーはオペレーティング システムの最初の部分であり、コンピューターの起動時にカーネルをロードする役割を果たします。ハードウェアと直接対話できるようにするため、アセンブリ言語で簡単なブートローダーを作成します。コードは次のようになります。

; 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

ステップ 3: カーネルの最初のバージョン

次に、カーネルの最初のバージョンを作成しましょう。これには、コマンドを入力してシス​​テムと対話できるようにする単純なコマンド インタープリターが含まれます。カーネル コードは次のようになります。

#include <stdio.h>

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;
}

ステップ 4: すべてをまとめる

ブートローダーとカーネルを用意したので、すべてをまとめます。彼らは集まります。これを行うには、ビルド プロセスを定義する Makefile を作成する必要があります:

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

make コマンドを実行すると、ブート ローダーとカーネルがコンパイルおよびリンクされ、オペレーティング システム イメージ ファイルが作成されます。 os.img。

実際的な例: オペレーティング システムの実行

オペレーティング システム イメージを取得したら、仮想マシンまたは物理ハードウェアを使用してそれを実行できます。 VirtualBox で os.img を実行するには:

1. 新しい仮想マシンを作成し、OS タイプとして「その他」を選択します。
2. 少なくとも 512MB の RAM を割り当てます。
3. os.img ファイルを仮想ディスクの最初の IDE チャネルに追加します。
4. 仮想マシンを起動します。

これで、オペレーティング システムが VirtualBox で実行されるはずです。コマンド プロンプトを使用して操作できます。

結論

独自のオペレーティング システムを構築することは、刺激的でやりがいのある経験です。このガイドに従うことで、オペレーティング システム設計の核となる原則を理解し、ソフトウェアを最初から作成することで得られる達成感を体験することができます。

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