What is an Operating System?
An operating system is a software controlling the operation of a computer system and its resources. Among other things, there's one very important criteria common to all operating systems:
操作系统是控制计算机系统及其资源运行的软件。除其他事项外，所有操作系统都具有一个非常重要的共同标准：
Capable of loading and executing user programs providing standardized (hardware-independent) input / output interface for them.
能够加载和执行用户程序并为其提供标准化（与硬件无关）的输入/输出接口。
注：本科所讲知识点都基于冯诺依曼结构
内核&外壳
内核：操作系统的核心部分，负责计算机资源和硬件控制
主要功能
- 进程管理：创建、调度和终止进程。
- 内存管理：分配和回收内存，管理虚拟内存。
- 设备管理：控制和管理硬件设备，如硬盘、打印机等。
- 文件系统管理：提供文件的存储、检索和管理功能。
分类
- 单内核：所有服务在一个内核空间中运行。
- 微内核：将大部分服务放在用户空间，内核只提供基本功能。
- 混合内核：结合单内核和微内核的特性。
外壳：户与操作系统内核之间的接口，通常是一个命令行界面或图形用户界面
主要功能
- 命令解释：接收用户输入的命令并将其传递给内核执行。
- 脚本编写：支持编写脚本以自动化任务。
- 用户界面：提供与用户交互的界面，可以是文本模式（如Bash）或图形模式（如GNOME、KDE）。
类型：
- 命令行外壳：如Bash、Zsh、Fish等。
- 图形外壳：如Windows Explorer、macOS Finder等。
计算机启动流程
- 电源开启：
用户按下电源按钮，电源供应器开始工作，向计算机各组件供电。
- 自检 (POST)：
BIOS（基本输入输出系统）开始执行自检程序（Power-On Self Test），检查硬件组件（如内存、CPU、显卡等）是否正常。
- 加载引导程序：
BIOS 找到并加载引导扇区。对于传统的 BIOS 系统，引导程序通常位于硬盘的第一个扇区（0x7C00）。 BIOS 会将引导扇区的内容加载到内存中，并将控制权转交给引导程序。
- 引导加载程序执行：
引导程序开始执行，通常会加载操作系统内核。引导程序可以是简单的引导加载器（如 GRUB）或更复杂的引导管理器。
- 操作系统加载：
引导加载程序从磁盘中加载操作系统内核到内存中，并进行初始化设置。 操作系统会初始化硬件驱动程序、文件系统以及其他必要的系统服务。
- 用户界面：
操作系统完成启动后，用户界面（如登录屏幕或桌面环境）会被加载并显示，用户可以开始与计算机进行交互。
- 后台服务启动：
操作系统启动后，会加载各种后台服务和应用程序，准备好为用户提供服务。
本课程目标
实现一个x86架构的单内核操作系统
- 内存管理
- 文件系统
- 任务调度
- 系统调用
- 网络协议栈
开发环境搭建
所需工具(Windows)：
开发环境
- IDE: VSCode
- C/C++
- x86 and x86_64 Assembly
- GDB Debug
开发工具
- x86_64-elf-tools-windows
- Cygwin64
- GDB
- Make
- NASM
模拟器
- QEMU
- Bochs
