CPU 是怎么執(zhí)行代碼的

我們寫的任何的語言代碼最終都是給 cpu 執(zhí)行的，要理解語言的本質(zhì)那么最終還是要理解 CPU 的工作原理。我們手寫操作系統(tǒng)后面也會(huì)遇到一系列的問題，有些問題站在 CPU 的角度來分析，解決起來會(huì)非常的快。

CPU 是怎么工作的.png

計(jì)算機(jī)開機(jī)啟動(dòng)流程

按下計(jì)算機(jī)電源鍵，硬件加電與自檢。BIOS（傳統(tǒng)）：讀取CMOS中的硬件配置（如啟動(dòng)順序），執(zhí)行加電自檢（POST），初始化內(nèi)存、顯卡、硬盤等設(shè)備。UEFI（現(xiàn)代）：替代BIOS，支持更大磁盤（GPT分區(qū)）、圖形化界面、安全啟動(dòng)（Secure Boot），通過EFI服務(wù)（EFI Services）初始化硬件。

以 BIOS 為例，里面是一段固化的程序，加點(diǎn)會(huì)檢測(cè)硬件，同時(shí)會(huì)把代碼拷貝到內(nèi)存中的 0xF0000 位置，然后讓 cpu 跳轉(zhuǎn)到 0xF0000 開始執(zhí)行代碼。后續(xù)代碼會(huì)做一個(gè)非常重要的動(dòng)作：會(huì)把磁盤的 0 柱面 0 磁道 1 扇區(qū)的數(shù)據(jù)拷貝到 0x7C00 的位置，然后跳轉(zhuǎn)到 0x7C00 來執(zhí)行。我只需要講我們的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)代碼放在磁盤的第一個(gè)扇區(qū)里面，那么計(jì)算機(jī)就能進(jìn)入我們的操作系統(tǒng)了。

環(huán)境搭建

brew install bochs
brew install sdl2
brew install x86_64-elf-gcc
brew install x86_64-elf-gdb
brew install cmake
brew install qemu
vscode 安裝
vs 插件：c/c++
vs 插件：cmake
vs 插件：hex editor
vs 插件：masm
vs 插件：markdown

讓操作系統(tǒng)從磁盤啟動(dòng)

; 這次課不需要太關(guān)注匯編，后面會(huì)講兩次課的匯編基礎(chǔ)
org 0x7C00
mov ax, 0
mov ds, ax
mov es, ax
mov ss, ax
mov si, msg

print:
    mov ah, 0x0E
.next:
    mov al, [si]
    cmp al, 0
    jz .done
    int 0x10
    inc si
    jmp .next
.done:
    hlt
msg:
    db 'Hello MiniOS!!!', 0x0A, 0x0D, 0x0

; 第一個(gè)扇區(qū)是 512 字節(jié)，BIOS 在讀取第一個(gè)扇區(qū)的時(shí)候會(huì)有一個(gè)約定最后兩個(gè)字節(jié)必須是 0x55aa
times 510 - ($ - $$) db 0 ; 中間填充為 0
dw 0xaa55

CMake 項(xiàng)目管理

BUILD:=./build

$(BUILD)/%.bin: %.asm
    $(shell mkdir -p $(BUILD))
    nasm -f bin $< -o $@ -l $(BUILD)/$*.lst

master.img: $(BUILD)/boot.bin
    yes | bximage -q -hd=16 -func=create -sectsize=512 -imgmode=flat master.img
    dd if=$(BUILD)/boot.bin of=master.img bs=512 count=1 conv=notrunc

.PHONY: clean
clean:
    rm -rf $(BUILD)

.PHONY: bochs
bochs: master.img
    bochs -q -debugger

操作系統(tǒng)系列，主要以視頻的方式輸出，大家感興趣可以點(diǎn)擊標(biāo)題進(jìn)入我的 bilibili