myOS
自制操作系统
学习过程
关于一个程序的组成
这张图片形象展示了一个程序是如何在代码中分布的
1.栈区
- 栈区由编译器自动分配释放，由操作系统自动管理，无须手动管理。
- 栈区上的内容只在函数范围内存在，当函数运行结束，这些内容也会自动被销毁。
- 栈区按内存地址由高到低方向生长，其最大大小由编译时确定，速度快，但自由性差，最大空间不大。
- 栈区是先进后出原则，即先进去的被堵在屋里的最里面，后进去的在门口，释放的时候门口的先出去。
存放内容：临时创建的局部变量和const定义的局部变量存放在栈区。
函数调用和返回时，其入口参数和返回值存放在栈区。
2.堆区
堆区由程序员分配内存和释放。
堆区按内存地址由低到高方向生长，其大小由系统内存/虚拟内存上限决定，速度较慢，但自由性大，可用空间大。
这里可能还会有内存映射段，用于动态链接库/文件映射
3.全局(静态)区
全局(静态)区介绍
通常是用于那些在编译期间就能确定存储大小的变量的存储区，但它用于的是在整个程序运行期间都可见的全局变量和静态变量。
全局区有 .bss段 和 .data段组成，可读可写。
BSS段
BSS段（Block Started by Symbol segment）是计算机程序内存布局中的一个重要组成部分，主要用于存储程序中未初始化的全局变量和静态变量。它位于数据段（.data段）之后，堆（heap）段之前
未初始化的全局变量和未初始化的静态变量存放在.bss段。
初始化为0的全局变量和初始化为0的静态变量存放在.bss段。
.bss段不占用可执行文件空间，其内容由操作系统初始化。
BSS段的主要特点是：
- 存储内容：专门用于存放程序中未初始化的全局变量和静态变量
- 初始化特性：在程序加载到内存时会被系统自动清零（初始化为0或空指针）
- 空间效率：在可执行文件中不占用实际存储空间，只记录所需空间大小
BSS段在计算机系统中发挥着重要作用，具有多项优势：
- 内存效率：通过只记录未初始化变量所需空间大小而不实际存储零值，显著减小可执行文件体积
- 例如：一个包含
int ar[30000];的程序，编译后文件比初始化版本int ar[300000] = {1, 2, 3...}
- 例如：一个包含
- 运行效率：操作系统可批量清零BSS段，比单独初始化每个变量更高效
- 编程便利：程序员无需显式初始化全局/静态变量为零，简化代码编写
- 嵌入式系统优势：在资源受限的嵌入式环境中，BSS段能有效节省宝贵的内存空间
.data段
已初始化的全局变量存放在.data段。
已初始化的静态变量存放在.data段。
.data段占用可执行文件空间，其内容有程序初始化。
4. 常量区
- 字符串、数字等常量存放在常量区。
- const修饰的全局变量存放在常量区。
- 程序运行期间，常量区的内容不可以被修改。
5.代码区
- 程序执行代码存放在代码区，其值不能修改（若修改则会出现错误）。
- 字符串常量和define定义的常量也有可能存放在代码区。
操作系统的启动流程
- BIOS(Basic Input/Output System)，基本输入输出系统，该系统存储于主板的ROM芯片上，计算机在开机时，会最先读取该系统，然后会有一个加电自检过程，这个过程其实就是检查CPU和内存，计算机最基本的组成单元(控制器、运算器和存储器)，还会检查其他硬件，若没有异常就开始加载BIOS程序到内存当中。详细的BIOS功能，这边就不说了，BIOS主要的一个功能就是存储了磁盘的启动顺序，BIOS会按照启动顺序去查找第一个磁盘头的MBR信息，并加载和执行MBR中的Bootloader程序，若第一个磁盘不存在MBR，则会继续查找第二个磁盘(PS：启动顺序可以在BIOS的界面中进行设置)，一旦BootLoader程序被检测并加载内存中，BIOS就将控制权交接给了BootLoader程序。
- MBR(Master Boot Record)，主引导记录，MBR存储于磁盘的头部，大小为512bytes，其中，446bytes用于存储BootLoader程序，64bytes用于存储分区表信息，最后2bytes用于MBR的有效性检查。
- GRUB(Grand Unified Bootloader)，多系统启动程序，其执行过程可分为三个步骤：
- Stage1：这个其实就是MBR，它的主要工作就是查找并加载第二段Bootloader程序(stage2)，但系统在没启动时，MBR根本找不到文件系统，也就找不到stage2所存放的位置，因此，就有了stage1_5
- Stage1_5：该步骤就是为了识别文件系统
- Stage2：GRUB程序会根据/boot/grub/grub.conf文件查找Kernel的信息，然后开始加载Kernel程序，当Kernel程序被检测并在加载到内存中，GRUB就将控制权交接给了Kernel程序。
注意！现代操作系统使用了UEFI启动，但是我们现在不说UEFI，请自行忽略
但是这样也需要我们的Boot程序按照Mutileboot 规范来编译内核，才可以被GRUB引导。 按照Mutileboot规范，内核必须在起始的8KB中的(512字节)包含这一个多引导项头（Multiboot header)。 而且，这个多引导项头里面必须有3个4字节对齐的块。
一些指令
clt，表示clear interrupt，关闭所有硬件中断
hlt ，表示停止CPU运行，即HALT
