Contents
用互動式 shell 建構一個多工的作業系統和核心!
從這 28 小時的課程，你會學到
- 如何從頭開始建立一個核心
- 如何建立一個多工的核心
- 如何處理作業系統中的惡意或有問題的程式。如果它們行為不端，就終止它們
- 電腦中的記憶體如何工作
- 核心地區、使用者地區和構成現代計算的保護環之間的區別
- Linux 核心本身使用的核心設計模式
- 你將學習所有關於虛擬記憶體的知識，以及如何將虛擬位址對映到實體位址上
- 你將學習如何使核心理解行程和任務
- 你將學習如何載入ELF檔案
- 你將學習如何除錯反組譯過的機器程式碼
- 你將學習如何用 GDB 在模擬器上除錯你的核心。
要求
- 你必須瞭解C語言程式設計
- 有一些組合語言的基礎知識是明智的
- 你應該有一個Linux作業系統，可以從網際網路上免費安裝（本課程中我們使用Ubuntu）。
課程說明
本課程旨在教你如何從頭開始建立自己的多工作業系統和核心。假設你沒有核心程式設計的經驗，你將從頭開始學習。
真實模式( real mode )的開發
真實模式是所有英特爾處理器中的一種傳統模式，它使處理器以一種傳統的狀態啟動，它的效能就像以前的8086英特爾處理器那樣。
在課程的 “真實模式開發 “部分，我們首先學習了啟動流程和記憶體的工作原理，然後我們繼續建立我們自己的啟動載入器，並在我們的真實機器上進行測試。這個 Boot Loader 將向螢幕輸出一個簡單的 “Hello World!”資訊，我們用純組合語言編寫這個 Boot Loader。
在這一節中，我們還從硬碟上讀取了一個扇區（512位元組），並學習了所有關於真實模式下的中斷以及如何建立它們。
這一節給你提供了一個很好的核心開發的嘗試，但沒有給你提供過多的資訊。你會學到基礎知識和足夠多的關於傳統處理器的知識，從而能夠在本課程中進一步進入更現代的核心開發。
受保護模式的開發
在這一節中，我們建立一個32位元的多工核心，它具有FAT16檔案系統。我們的核心將使用英特爾內建的記憶體保護和安全機制，使我們能夠指示處理器保護我們的核心，防止使用者程式破壞它。
這一節是非常深入的，你會學到所有關於分頁和虛擬記憶體的知識。我們利用英特爾處理器中聰明的指令，讓所有行程共享相同的記憶體地址，這被稱為記憶體虛擬化。我們將記憶體地址對映到不同的實體記憶體地址，以創造一種錯覺，即每個正在執行的行程都在同一地址載入。這是核心開發中非常常見的技術，也是交換檔案的工作方式（那些用於補償當你用完可用記憶體的檔案）。
我們建立了自己的虛擬檔案系統層，採用了與Linux核心相似的設計。將要教給你的這個聰明的抽象是受導師過去編寫Linux核心驅動程式的知識啟發。
我們會教你FAT16檔案系統的設計，以及FAT16檔案系統是如何被分解成群組的，並且它們可以連鎖起來。然後，我們實現我們自己的FAT16檔案系統驅動程式，允許檔案誕生
我們為任務和行程實現功能，並編寫我們自己的鍵盤驅動程式。
在本課程中，你還可以瞭解到記憶體管理是如何工作的，我們實現了 “malloc “和 “free “函式，建立了我們自己的 heap，旨在跟蹤正在使用的記憶體。記憶體管理在任何作業系統和核心中都是必不可少的。
讓我們不要忘記，我們甚至建立了一個ELF檔案載入器，我們將把所有的作業系統程式編譯成ELF檔案，並允許載入二進位制程式或ELF程式。ELF檔案包含很多描述我們程式的資訊，例如，我們的程式應該被載入到哪裡，以及程式的不同部分。
在本課程結束時，你將擁有一個功能齊全的32位多工核心，可以同時執行許多行程和任務。你還將擁有一個我們可以使用的工作外殼。
組合語言獎勵
如果你對本課程中的組合語言有一點掙扎，這是一個額外的部分，旨在將你的除錯技能提升到新的水平。然而，我們建議你在學習本課程時要有組合語言的經驗，我們確實使用它，而且它很重要。儘管如此，如果你想在沒有除錯經驗的情況下參加這個課程，那麼本節將幫助你指出正確的方向，這樣你就能把你學到的東西應用到核心中。
由一位在工作中專業建立Linux核心模組的專家講授。
目標受眾
- 想學習如何建立核心的初級核心開發者
講師簡介
Daniel McCarthy 業餘時間的編譯器開發者
我是一名軟體工程師，已經有14年以上的程式設計經驗。我的經驗非常豐富，包括從 Web 開發到編譯器和直譯器的開發。我還開發了可以從FAT（檔案分配表）檔案系統啟動的載入程式和核心。
我已經開發了兩種自己的程式語言。一種是叫 Craft 語言。另一個叫 Marble，是一種類似於PHP的網路語言。我目前正在開發一個C語言編譯器。
我有以下程式語言的經驗。C, C++, Java, x86組合語言, PHP, HTML5, JAVASCRIPT, CSS, Craft, Marble
我還曾在工作場所對Linux核心模組進行專業程式設計。
這些天，我專注於為學生提供我多年的專業知識，幫助他們成長為專業的軟體工程師。
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