操作系统

导言 Linux 操作系统凭借其开源特性与强大性能，在计算机领域占据重要地位。Linux 0.11 作为 Linux 发展早期的经典版本，其源代码蕴含着操作系统核心功能的基础设计思想。 详情见品读 Linux 0.11 核心代码。 一、输入阶段：命令的获取与缓冲 1.1 键盘输入处理机制当用户在键盘上按下一个按键时，硬件会触发 0x21 号中断，进而调用keyboard_interrupt中断处理函数。此时键盘控制器发送的扫描码会经历三重处理： 扫描码转换：通过键盘映射表转换为对应的 ASCII 码 队列存储：字符被存入tty_read_q原始输入队列 终端处理：copy_to_cooked函数对字符进行规范处理，如退格删除、换行转换等，处理后的字符存入secondary规范队列 这两个关键队列的分工如下： 1tty_read_q (原始队列) ← 扫描码 → ASCII转换 → secondary (规范队列) 1.2 命令读取与阻塞控制shell...

导言 在操作系统的演进历程中，Linux 0.11 版本作为开源操作系统发展的重要里程碑，其系统架构设计与核心功能实现对现代操作系统具有深远的研究价值。 详情见品读 Linux 0.11 核心代码。 一、核心模块解析 1.1 物理内存管理的数据结构Linux 0.11 采用mem_map数组作为物理内存管理的核心数据结构，该数组定义于mm/memory.c文件中： 123456struct page { unsigned long flags; struct page *next; struct page *prev;};struct page mem_map[MEM_MAP_SIZE]; 每个数组元素对应一个物理页面（4KB），通过flags字段记录页面状态（空闲、已分配、锁定等），next和prev指针构成双向链表，用于空闲页面的组织与管理。这种设计实现了对物理内存的精细化管理，为内存分配与回收提供了数据基础。 1.2...

导言 在操作系统的底层架构体系中，新进程的创建过程是一个高度精密且系统化的工程，其每一个环节均凝聚着计算机科学领域的理论精华与工程实践智慧。以经典 UNIX 系统的实现机制为研究对象，深入剖析进程创建机制，不仅有助于理解其底层运行原理，更能揭示操作系统设计者在性能优化、安全防护与资源管理之间的精妙权衡策略。 详情见品读 Linux 0.11 核心代码。 一、核心代码与整体流程：系统启动的 "生命线" 1.1 main...

导言 在计算机系统启动过程中，操作系统的初始化工作是一项高度复杂且精密的工程，其每个环节均对系统稳定运行起着决定性作用。对于经典的 Linux 0.11 版本而言，从内存管理机制的构建到各类设备驱动的初始化配置，这些底层操作共同构成了操作系统稳定运行的核心基础。各初始化阶段虽在功能上具有独立性，但在逻辑与数据交互层面紧密耦合，协同构建起完整的操作系统底层架构。 详情见品读 Linux 0.11 核心代码。 一、main 函数：初始化的核心枢纽 1.1 参数计算与初始化链构建操作系统启动过程中，main函数通过计算ROOT_DEV、drive_info、memory_end等核心参数，完成系统资源配置的基础工作。这些参数的准确获取与计算，为后续系统组件初始化提供必要的前提条件。基于上述参数，系统依次调用mem_init、trap_init等九个关键初始化函数，构建起完整的初始化调用链。该调用链以层次化的方式完成系统资源的初始化工作，确保各子系统间的依赖关系得到妥善处理，为操作系统的稳定运行奠定基础。 1.2...

导言 在操作系统的演进历程中，Linux 0.11作为经典版本，其启动过程蕴含着深刻的底层设计哲学。从计算机通电到内核正式接管系统，这一阶段涉及硬件初始化、实模式与保护模式切换、内存重定位等核心环节，每一步都堪称现代操作系统启动流程的缩影。 详情见品读 Linux 0.11 核心代码。 一、BIOS 加载阶段：启动流程的初始阶段 1.1 启动区加载：系统引导的关键区域计算机启动时，BIOS 首先读取硬盘主引导记录（MBR），即硬盘 0 盘 0 道 1 扇区。该扇区大小为 512 字节，包含启动代码及分区表信息。启动代码被加载至内存 0x7c00 地址，扇区末尾的 0x55AA 签名作为有效性验证标识。此验证机制确保 BIOS 仅执行合法的启动代码，从而保障系统启动的安全性与可靠性。 1.2 启动代码执行：系统初始化的开端位于 0x7c00 的 bootsect.s 代码作为启动流程的初始执行模块，承担系统启动初期的环境准备工作。该模块主要负责基本硬件检测、内存环境初始化等基础功能，为后续系统启动奠定基础。 二、内存数据搬运：系统资源的迁移过程 2.1...

引言如果说现代计算机的世界是一片浩瀚的海洋，那么Linux无疑是其中最汹涌的浪潮之一。它不仅打破了Windows与Unix长期垄断操作系统的格局，更以“开源”为旗帜，重塑了全球软件开发的协作模式。今天，我们将沿着时间线，从Unix的诞生说起，一步步揭开Linux如何从一个芬兰学生的“个人实验”，成长为支撑云计算、AI、移动设备的核心技术。 一、土壤：Unix与自由软件运动的萌芽（1960s-1990年代初）1.1 Unix的诞生：从“太空旅行”游戏开始的革命故事要从1969年的贝尔实验室说起。那时的计算机还是“庞然大物”，程序员需要通过打孔卡输入指令，等待数小时才能得到结果。为了改变这种低效，贝尔实验室、MIT和通用电气联合启动了Multics计划（多路信息计算系统），目标是让大型主机同时支持300多个终端——这在当时堪称“科幻级”设想。 但Multics项目因资金和技术复杂度过高，1969年贝尔实验室选择退出。不过，参与项目的工程师肯·汤普森（Ken...

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