# my_OS

**Repository Path**: xiao-yang-lab/my_OS

## Basic Information

- **Project Name**: my_OS
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: C
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: main
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-03-14
- **Last Updated**: 2026-03-14

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# MyOS - 小型 x86 操作系统

一个从零开始编写的 32 位 x86 操作系统，包含引导加载程序、内核加载器和 VGA 驱动。

## 项目结构

```
my_os/
├── src/                 # 源代码
│   ├── boot.asm        # 引导加载程序 (16 位实模式)
│   ├── loader.asm      # 内核加载器 (32 位保护模式)
│   ├── kernel.c        # C 语言内核主函数
│   └── vga.c           # VGA 文本驱动
├── include/            # 头文件
│   ├── types.h         # 基本类型定义
│   └── vga.h           # VGA 驱动头文件
├── build/              # 构建输出目录
├── kernel.ld           # 链接脚本
├── Makefile            # 构建脚本
└── README.md           # 本文件

```

## 功能特性

- ✅ **BIOS 引导扇区** - 实模式下的"Hello World"消息
- ✅ **保护模式** - 从 16 位实模式切换到 32 位保护模式
- ✅ **全局描述符表 (GDT)** - 设置代码段和数据段
- ✅ **VGA 文本驱动** - 在 VGA 显存 (0xB8000) 直接写入文字
- ✅ **Freestanding 环境** - 无依赖于标准库 (libc)
- ✅ **屏幕滚动** - 处理文本超过屏幕时的换行和滚屏

## 系统要求

### Windows (使用 WSL2)

1. **安装 WSL2 和 Ubuntu**:
   ```powershell
   wsl --install -d Ubuntu-20.04
   ```

2. **安装构建工具** (在 WSL2 中):
   ```bash
   sudo apt update
   sudo apt install build-essential nasm qemu-system-x86
   ```

### Ubuntu / Linux (原生开发)

```bash
sudo apt update
sudo apt install build-essential nasm qemu-system-x86 gcc-multilib
```

### macOS

```bash
brew install nasm qemu
```

## 构建和运行

### 1. 构建操作系统镜像

```bash
cd my_os
make all
```

这将生成 `build/os.img` 软盘镜像。

### 2. 运行操作系统

```bash
make run
```

QEMU 将启动并运行你的操作系统。你应该看到：
- 引导加载程序打印的欢迎消息
- 内核打印的初始化信息
- VGA 文本驱动的输出

### 3. 调试模式

启动带 GDB 调试支持的 QEMU:

```bash
make debug
```

然后在另一个终端连接 GDB:

```bash
gdb build/kernel.elf
(gdb) target remote localhost:1234
(gdb) break kernel_main
(gdb) continue
```

### 4. 清理构建文件

```bash
make clean
```

## 代码说明

### boot.asm - 引导加载程序

- 位于 0x7C00 (BIOS 加载地址)
- 使用 BIOS 中断 `int 0x10` 打印字符
- 最后填充到 512 字节，末尾为启动签名 `0x55AA`
- 跳转到 0x8000 处的内核加载器

### loader.asm - 内核加载器

- 设置全局描述符表 (GDT)，包含代码段和数据段
- 使用 `lgdt` 指令加载 GDT
- 设置 CR0 寄存器的 PE 位进入保护模式
- 远跳转刷新指令缓存
- 初始化 32 位段寄存器和栈
- 调用 C 语言的 `kernel_main()` 函数

### kernel.c - 内核主函数

- `kernel_main()` 是 C 代码的入口点
- 初始化 VGA 驱动
- 打印欢迎消息和系统信息
- 进入无限循环，等待中断

### vga.c / vga.h - VGA 文本驱动

- 直接操作 VGA 显存 (0xB8000)
- 支持 80x25 文本模式
- 功能：
  - `vga_init()` - 初始化驱动
  - `vga_clear()` - 清屏
  - `vga_putchar()` - 输出单个字符
  - `vga_write_string()` - 输出字符串
  - `vga_set_color()` - 设置文字颜色
  - 自动处理换行和滚屏

## 编译流程

1. **汇编** - NASM 将 `.asm` 文件编译为二进制或 ELF 对象文件
2. **C 编译** - GCC 将 `.c` 文件编译为 ELF 对象文件
3. **链接** - LD 使用 `kernel.ld` 链接脚本将所有对象文件链接
4. **转换** - objcopy 将 ELF 内核转换为原始二进制格式
5. **镜像生成** - dd 命令创建 1.44MB 软盘镜像，放入引导扇区和内核

## 架构设计

```
Memory Layout:
0x00000000 +-----------+
           | IVT       | (中断向量表, BIOS使用)
           +-----------+
           | ...       |
           +-----------+
0x00007C00 +-----------+
           | Boot      | (引导扇区, 512 字节)
           | Sector    |
           +-----------+ 0x00007E00
           | ...       |
           +-----------+
0x00008000 +-----------+
           | Loader    | (内核加载器)
           | & Kernel  | (内核, GDT, 代码, 数据等)
           | & Drivers |
           +-----------+
0x00090000 +-----------+
           | Stack     | (向下增长)
           +-----------+
           | Free      |
           | Memory    |
           +-----------+
0xB8000    +-----------+
           | VGA       | (VGA 显存)
           | Buffer    | (80x25 文本模式)
           +-----------+ 0xB8FA0
```

## 常见问题

### Q: QEMU 无法启动？
A: 确保已安装 `qemu-system-x86`。在 WSL2 中，可能需要运行 `sudo update-alternatives --install /usr/bin/qemu-system-i386 qemu-system-i386 /usr/bin/qemu-system-x86_64 100`。

### Q: 编译失败，说找不到 `gcc`？
A: 安装 `build-essential` 和 `gcc-multilib` (用于 32 位编译支持)。

### Q: 如何修改内核代码？
A: 编辑 `src/kernel.c` 或 `src/vga.c`，然后运行 `make run`。

### Q: 能否添加更多功能？
A: 可以！下一步可以添加：
- 中断处理 (IDT 设置)
- 键盘输入驱动
- 简单的文件系统
- 进程/线程管理
- 内存管理单元 (MMU) 支持

## 参考资源

- [OSDev.org](https://wiki.osdev.org/) - 操作系统开发文档
- [xv6](https://github.com/mit-pdos/xv6-public) - MIT 教学操作系统
- [Linux 0.11](https://github.com/kaeptn0/linux0.11) - 早期 Linux 内核源码
- [Intel x86 Manual](https://www.intel.com/content/www/en/en/developer/articles/technical/intel-sdm.html) - Intel 处理器手册

## 许可证

MIT License

## 作者

MyOS Project - 小型操作系统教学项目