这个系列做什么#

• 从 512 字节的 MBR 引导程序开始，一路写到能输入命令的 Shell，最终得到一个在 QEMU 和真实硬件上都能跑的操作系统
• 每一章都产出可运行的代码，不是模拟也不是伪代码，是真实的引导程序、内核和用户态程序
• 覆盖 x86 保护模式、分页机制、中断系统、内存管理、进程调度、文件系统、系统调用、Shell 这些核心机制
• 本系列不是 Linux 内核源码分析，也不是生产级操作系统的设计文档，它是一条从零到一的实践路径

需要什么前置知识#

• x86 汇编语言基础：常用寄存器（EAX / EBX / ECX / EDX / ESP / EBP / ESI / EDI）、内存寻址方式、mov / jmp / call / ret / push / pop / int 等常用指令，本系列使用 NASM 语法
• x86 CPU 工作模式：实模式（16 位，1 MB 寻址）和保护模式（32 位，4 GB 寻址）的区别，段地址 × 16 + 偏移地址的计算方式
• C 语言编程：指针与内存操作、结构体与位域、链接器的基本概念（段、符号表、重定位）
• 计算机组成原理：内存层次结构（寄存器 → Cache → 内存 → 磁盘）、中断机制、I/O 端口与内存映射 I/O

推荐书目和教程#

• OSDev Wiki - 操作系统开发的百科全书，几乎所有问题都能在这里找到线索
• Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual - x86 架构权威参考手册，Vol.3A 中保护模式和分页的描述是必读内容
• 南京大学：操作系统设计与实现 - jyy 老师的操作系统课程，理论与实践结合
• The little book about OS development - 简洁的操作系统开发入门小书
• os-tutorial by cfenollosa - 从零创建操作系统的步骤化教程
• 《操作系统真象还原》郑钢著 - 中文著作中实践性很强的操作系统开发书，从零实现一个简易 OS

章节目录#

• 第 1 章：从系统加电到 Shell - BIOS/UEFI 启动流程，引导加载器工作原理，内核初始化，第一个用户进程
• 第 2 章：手写 MBR 引导程序 - 实模式内存布局，BIOS 磁盘读写 INT 13h，MBR 与 Loader 的结构设计
• 第 3 章：开启保护模式与分页 - GDT 描述符表，CR0 切换保护模式，页目录/页表结构，开启分页
• 第 4 章：虚拟内存深入 - MMU 地址转换，多级页表结构，TLB 加速与大页，缺页处理
• 第 5 章：正式加载内核 - ELF 格式解析，内核进入，跳转到 C 代码
• 第 6 章：代码重构：模块化架构设计 - 基础类型定义、VGA 驱动封装、格式化输出、端口 I/O 抽象
• 第 7 章：中断系统：IDT、PIC 与定时器 - IDT 构建、PIC 编程、时钟中断、键盘中断
• 第 8 章：内存管理：PMM、VMM 与内核堆 - 物理内存管理器、虚拟内存管理器、kheap 分配器
• 第 9 章：任务调度系统：task_t 与上下文切换 - task_t 结构体、上下文保存与恢复、协作式调度
• 第 10 章：调度器：运行队列与 Round-Robin - 运行队列、RR 调度算法、定时器驱动的抢占式调度
• 第 11 章：同步原语：自旋锁、互斥锁与信号量 - 自旋锁、互斥锁、信号量的实现与使用
• 第 12 章：用户空间：TSS 与 Ring 3 切换 - TSS 结构、Ring 0 → Ring 3 切换、用户态栈与内核态栈
• 第 13 章：设备驱动：键盘与 ATA 硬盘 - 键盘驱动、ATA PIO 硬盘读写、中断驱动的 I/O
• 第 14 章：文件系统：VFS 与 SimpleFS - VFS 抽象层、SimpleFS 磁盘布局、文件读写操作
• 第 15 章：进程管理：fork 与 exec - fork 进程复制、exec 程序加载、进程生命周期管理
• 第 16 章：系统调用：20 个 POSIX 接口 - int 0x80 系统调用、POSIX 兼容接口实现
• 第 17 章：Shell：命令解析与执行 - 命令行解析、管道与重定向、内置命令
• 第 18 章：用户工具：ls、cat、cp 等命令 - 用户态工具实现、文件操作命令
• 第 19 章：启动镜像：系统集成与自检 - 完整系统镜像构建、启动自检、集成验证

每个章节的代码在 souloss/os-learning 对应目录下，可直接运行。