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建立您自己的作業系統（真的！）：初學者 C 編程

王林

Oct 10, 2024 pm 02:41 PM

程式設計 c

建立自己的作業系統：安裝 C 編譯器和工具，如 MinGW-w64。使用彙編語言編寫引導程序，載入核心。用 C 語言建立內核，包括命令解釋器。使用 Makefile 將引導程式和核心組合為“os.img”檔案。在 VirtualBox 等虛擬機器或硬體上執行「os.img」檔案。

Build Your Own Operating System (Really!): C Programming for Beginners

建立自己的作業系統（真的）：適合初學者的C 程式設計

在電腦的世界中，操作系統(OS) 是最重要的軟體之一。它負責管理硬體資源並為用戶提供與電腦互動的介面。儘管使用現成的作業系統很方便，但從頭開始建立自己的作業系統可以讓你深入了解電腦的內部運作原理。在這篇文章中，我們將使用 C 程式語言一步一步來引導你創建自己的作業系統，讓你深入了解作業系統設計的複雜性和力量。

第一步：安裝編譯器和工具

在開始之前，你將需要安裝一個 C 編譯器和一些額外的工具。對於初學者，MinGW-w64 是一個很好的選擇，它為 Windows 系統提供了完整的 C 編譯環境。你也可以找到針對 Linux 和 macOS 的替代方案。

第二步：編寫引導程式

引導程式是作業系統的第一個部分，它負責在電腦啟動時載入核心。我們將用彙編語言編寫一個簡單的引導程序，因為它允許我們直接與硬體互動。程式碼如下所示：

; 入口点
entry:
    ; 加载内核到内存
    mov eax, 0x1000
    mov ebx, 0x100000
    mov ecx, 0x10000
    rep movsb

    ; 跳转到内核入口点
    jmp 0x1000

第三步：核心的第一個版本

現在，讓我們來寫核心的第一個版本。它將包含一個簡單的命令解釋器，允許我們輸入命令並與系統互動。內核程式碼如下：

#include <stdio.h>

int main() {
    while (1) {
        char command[256];

        // 提示用户输入命令
        printf("> ");

        // 读取命令并执行它
        scanf("%s", command);
        if (strcmp(command, "exit") == 0) {
            break;
        } else if (strcmp(command, "help") == 0) {
            printf("Available commands: exit, help\n");
        } else {
            printf("Invalid command\n");
        }
    }

    // 返回 0 以指示成功终止
    return 0;
}

第四步：將所有內容組合在一起

現在我們有了引導程式和內核，是時候將它們組合在一起了。為了做到這一點，我們需要建立一個 Makefile 來定義建置過程：

bootloader: bootloader.asm
    nasm -f bin bootloader.asm

kernel: kernel.c
    gcc -ffreestanding -o kernel kernel.c

all: bootloader kernel
    dd if=bootloader of=os.img bs=512 count=1
    dd if=kernel of=os.img bs=512 seek=1

執行 make 命令將編譯並連結啟動載入程式和內核，並建立作業系統映像檔 os.img。

實戰案例：運行你的作業系統

有了作業系統映像後，你可以使用虛擬機器或實體硬體來運作它。要在 VirtualBox 中執行 os.img：

建立一個新虛擬機器並選擇「其他」作為作業系統類型。
分配至少 512MB 的 RAM。
將 os.img 檔案附加到虛擬磁碟的第一個 IDE 通道。
啟動虛擬機器。

你的作業系統現在應該在 VirtualBox 中運作。你可以使用命令提示字元與它互動。

結論

建立自己的作業系統是一個令人興奮且頗具挑戰性的體驗。透過遵循本指南，你將了解作業系統設計的核心原理，並體驗到從頭開始創建軟體的成就感。

以上是建立您自己的作業系統（真的！）：初學者 C 編程的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！

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