操作系统基础

1.1 什么是操作系统

首先我们来看计算机硬件设备的分布

那么有了这些硬件设备，计算机可以干什么呢，计算机可以帮助我们解决很多实际的问题，比如当我们在键盘上输入“hello world”，计算机会帮我们将其展示在显示器上，这里我们给出实现的机制：

但在实际实现的时候，我们只需键入即可，而底层复杂的操作对于用户来说就像一个黑盒子，是不可见的。那这个封装起来的黑盒子是由什么实现的呢，

这里我们先给出结论——操作系统

什么是操作系统

操作系统(Operating System，简称OS)是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。

下面我们来对定义进行剖析

操作系统管理的计算机硬件都有什么？

cpu管理
内存管理
终端管理
磁盘管理
文件管理
网络管理
电源管理
多核管理

而对于操作系统，我们应该做到能改操作系统。

1.2 揭开钢琴的盖子

我们不妨把操作系统比作一个钢琴，要弹出美妙的乐曲，我们不仅要了解每个琴键的作用，也要可以打开盖子，通过调整琴弦的粗细长短改变音调。

我们不妨试着打开计算机的盖子，从打开电源的那一刻开始，操作系统的故事就已然开始了——

首先，我们先根据认知猜测一下，打开电源后显示"loading ...",那这些数据是通过怎样的曲折最终发送到显存的呢？开机后，整个IO设备和文件系统都可以用了，是不是在开机时完成的初始化呢，如果是，又做了怎样的初始化呢？

这一切，都要从最核心的思想——冯诺依曼结构谈起。

艺术来源于生活，技术也不例外，计算机说到底就是一个计算模型，当人要计算1+1=2的时候，我们会先将1+1写在纸上，然后大脑运算出结果2，再将其写到纸上。这里，纸就如同一个存储器，而大脑就是运算器，控制器，笔是输入输出设备。很酷对吧，但是1*1=？怎么搞呢？2/2呢，看来这个计算模型还需要存储多种模式，而运算器能识别不同的模式。至此，无龙珠集齐，我们可以召唤神龙——冯诺依曼结构

所谓大道至简，不过如是

2.2操纵系统启动

小小的分割一手，因为以上知识帮助我们在脑海中形成了一个操作系统的最小单元，接下来就要一探究竟了。

计算机对应用程序的处理，也就是取指执行的过程，那么它指向内存何处呢？

X86 PC刚开机时CPU处于实模式，此时CS=0XFFFF,IP=0X0000,寻址到0XFFFFO,也就是ROM BIOS映射区，接着检查RAM,键盘，显示器，软硬磁盘，将磁盘的0磁道0扇区读入0X7C00处，设置cs=0x7c0,ip=0x0000
为什么要跳转到0X7C00处呢？这块内存区域存储的是什么呢？

这里存放的是磁盘引导扇区读入的512个字节，也是开机后执行的第一段我们可以控制的程序，操作系统的故事从这里开始........

代码很多，我们不追求每句都能看懂，而要抓住核心点——

这段代码将引导扇区的代码以字节为单位循环加载到CS=INITSEG，ip= GO处,或称段间跳转

在bootsect.s中加载load_setup模块，该模块通过中断信号0X13读取到扇区数量，并跳转ok_load_setup模块，

在该模块中获取磁盘参数，读取光标位置，循环写入24个字符，并在最后跳转read_it标号，而该标号属于System模块

在System模块中，读取磁道，重新回到setup模块执行，CPU进入保护模式，并初始化中断控制，那CPU是如何进入保护模式的呢？自然需要标志寄存器cr0.当PE=1时启动保护模式，PG=1时自动分页，CPU在进入保护模式后，有一个关键跳转，即jmpi 0, 8,这里设置cs=8是用来查询GDT表，即中断向量表。这里我们简单那描述一下GDT表的表项——

那么程序计数器PC跳转到了哪呢？那就是关键的System模块，

开局几张图，剩下全靠编，假装有"汇字"

才疏学浅，这几张图以我的水准实在无法给出一个容易理解的答案，等什么时候经过时间沉淀突然悟了，再回来讲述这些汇编背后的故事.........

3.1操作系统的接口

要学习操作系统的接口，我们必须先了解接口是什么，在日常生活中，我们使用插座，油门这种类型的物件，其实就是在使用接口。牛津词典是这样定义接口的：

接口是连接两个东西，屏蔽细节，用于信号转换的

那么什么是操作系统的接口呢？

可见，操作系统接口将上层软件和操作系统连接起来。表面上看用户可以直接与操作系统交互，然而操作系统接口是面对用户的吗？

显然不是，我们通常使用计算机的方式有三种，分别是

命令行
图形化界面
应用程序

由此可以看出操作系统接口不是面向用户的，这三种方式都归于调用系统常用的C语言函数及普通函数(应用程序接口)来实现。

到这里，我们可以给出操作系统接口一个相对贴近的定义了——

操作系统接口：接口表现为调用，又由系统提供，因而称操作系统接口为系统调用

既然交互的过程是通过函数来实现的，那通常会调用那些函数呢，IEEE组织针对系统调用制定了一个标准族，即POSIX

可移植操作系统接口（英语：Portable Operating System Interface，缩写为POSIX），是IEEE为要在各种UNIX操作系统上运行的软件，而定义API的一系列互相关联的标准的总称

这里我抛转引玉。简要介绍操作系统实现系统调用的方式。

假设我们在linux0.11中添加一个名称为hello的系统调用，它实现的功能是打印hello，xaiolin。操作系统实现系统调用的基本过程是：

应用程序调用库函数API
API将系统调用号存入EAX寄存器，然后通过中断调用使系统进入内核态
内核中的中断处理函数根据系统调用号调用对应的内核函数
系统调用完成相应功能，将返回值存入EAX，返回到中断处理函数
中断处理函数返回到API
API将EAX返回给应用程序。

对应的，我们操作的过程是这样的——

首先参照其他API编写用户接口_syscall1(int,hello)
接着找到linux0.11目录下的/include/unistd.h文件，在其中添加系统调用号和用户接口声明_syscall1(int,hello)，这一步主要是为了补全宏展开以后需要的参数。
然后就要在kernel/x.c文件中写真正的系统调用函数了，这里调用put_fs_byte循环打印输出，再加入简单的参数判断即可。
那系统怎么知道系统调用的存在呢？所以还要在include/linux/sys.h文件中加入系统调用声明，即sys_hello(),下一步很自然应该是修改系统调用的总数，使其总数加1。
到这里，外围的工作就ok了，但要展示效果，还需要编译内核，所以还需要修改MakeFile文件，具体操作是在依赖中添加对应项，最终make file就ok了

好了，回归正题，如何扩展系统调用的参数数量呢？有看到几种方法，但回答的都很简略，想知道具体的实施方法。

日拱一卒，功不唐捐