当计算机启动时，不管其中有多少个CPU，都只有一个CPU会真正启动，这个CPU就称为引导处理器（Bootstrap Processor，BSP）；而其他CPU会等待被BSP唤醒，这些CPU就称为应用处理器（Application Processor， AP）。

当计算机中存在不止一个CPU时，基于关中断的同步原语就失效了。这是因为每个CPU的中断是独立的，关闭一个CPU的中断并不会影响其他CPU。从本质上说，中断由rflags控制，但rflags在每个CPU中都有一个，因此，只有找到一个共享区域，才能实现多CPU间的同步原语。内存正是这样的共享区域，其可用于实现锁。

想要实现文件系统，就需要一个超级块和一个文件系统位图。在我们的操作系统中，超级块位于98号扇区，文件系统位图位于99号扇区，文件从100号扇区开始存放。

系统调用是操作系统为3特权级任务提供服务的一种手段。在32位操作系统中，我们通过中断实现了系统调用。由于系统调用是一个使用非常频繁的机制，且中断也不是专门为系统调用设计的，因此，64位CPU提供了系统调用的专用机制：快速系统调用。

如图所示，64位TSS的大小不变，还是104字节。64位CPU淘汰了硬件任务切换和数据段寄存器，因此，64位TSS的组成与32位TSS完全不同，其已不具备保存寄存器的功能，其中的大部分字节用于中断栈表（Interrupt Stack Table，IST），这个功能在我们的操作系统中没有使用。在我们的操作系统中，TSS的作用是取得0特权级栈，这与32...

我们已经使用过型号为8259A的可编程中断控制器（Programmable Interrupt Controller，PIC）。在单CPU计算机中，中断的处理相对简单：所有的外设和CPU都连接在PIC上即可。然而，如果计算机中不止一个CPU，情况就会变得复杂起来。以双CPU为例：

在64位模式下，由于内存地址变宽，ELF格式中的内存地址也要跟着变宽。这并不是一个麻烦的问题，因为ELF格式的整体结构没有发生变化，仍然由一个文件头，加上若干程序头表组成。

在32位操作系统中，我们使用的是平坦模型而非分段模型，从而，段描述符的段基址和段限长均成了摆设。在64位模式下，就连CPU也淘汰了分段模型，转而固定使用平坦模型。

我们已经实现了一个运行在保护模式下的操作系统，然而，读者朋友也许不会满足：如今早已是多核CPU，64位操作系统的时代，而我们的操作系统仅仅是单核CPU，32位的。因此，从本章开始，我们将在32位单核操作系统的基础上，将其升级为一个64位多核操作系统。

操作系统最终是供用户使用的，所以其需要具备与用户交互的能力，交互方式可以是命令行，图形界面，甚至是触摸屏，语音，实体按钮等。本章将要实现的是系统交互。

想要让任务读取到键盘输入，最简单的方法是构造一个数组，当键盘中断发生时，将键盘输入的字符保存在这个数组中。然而，这个方案有一个无法解决的问题：如果一个任务想要读取键盘输入，但此时数组是空的，该怎么办？

当按下键盘上的键时，发生了什么呢？原来，每当按下键盘上的键，键盘都会发起至少一次键盘中断；每当一个键弹起时，键盘又会发起至少一次键盘中断；如果一直按住一个键不松手，键盘就会连续不断的发起键盘中断。

想要让硬盘更易于使用，就需要一个非常关键的概念：文件。文件可以将底层的起始扇区号、扇区数等信息用一个文件名代替，存储这些信息的数据结构被称为文件控制块（File Control Block，FCB）。使用文件系统时，可以从文件名出发，找到其对应的FCB，并从中取出起始扇区号、扇区数等信息，提供给更底层的函数使用。

在前面的两章中，我们的操作系统均不支持任务回收，所以任务不能退出。本章将要实现的是任务回收功能。13.1 任务回收的原理如果一个任务位于任务队列中，其就会被运行。所以，如果一个任务的运行已经结束，它就应该从任务队列中删除。仅仅将任务从任务队列中删除是不够的，这是因为任务还持有一些内存没有释放，这包括以...

特权级是保护模式的核心概念之一，但我们的操作系统一直没有引入这个概念。这是因为，特权级只有在3特权级任务存在时才有意义。本章将要实现的是3特权级任务的加载与任务切换。

如果CPU上只运行着Kernel.c的main函数，那么情况非常简单，只需要不断执行下一条指令即可。然而，如果现在有不止一个任务需要运行，CPU就必须在这几个任务之间不断切换，使每个任务都能得到运行的机会。那么，CPU在何时进行任务切换？又怎么进行任务切换呢？

一直以来，我们的操作系统在启动后，运行的都是Kernel.c中的main函数。只运行这一个函数是不够的，操作系统应当有能力加载并运行其他程序。

操作系统应当具备读写硬盘的能力。因此，本章将要实现的是硬盘驱动。硬盘驱动由两个函数构成：读硬盘函数与写硬盘函数。9.1 读硬盘想要读硬盘，就需要提供以下三个信息：起始扇区号读取的扇区数数据存储的地址需要注意的是：读取的扇区数只能是一个8字节的整数。由于读硬盘需要使用大量的端口读写指令，所以，该函数使用...

计算机上的任何程序，包括操作系统自己，都需要使用内存。因此，操作系统需要实现内存管理系统，以进行内存的分配和回收。在我们的操作系统中，内存管理系统由两部分组成：页分配器与页回收器。本章将实现这两个部分。8.1 从虚拟地址到物理地址回顾CPU对内存地址的转换过程：使用段寄存器中的段选择子，在GDT中找到一个...

中断是一种能够随时打断CPU正常工作的机制。这句话看着挺别扭的，CPU工作的好好的，为什么要"随时打断"它？这是因为，CPU需要为诸多外部设备提供服务，以键盘为例，当键盘上的键被按下时，CPU需要对此做出响应和处理，如果不能及时响应，我们会说："电脑很卡"；如果一直都不能响应，我们会说："电脑死机了"。由此可见中...

驱动这个词听起来很高大上，但实际上很简单，就是硬件的接口函数。在软件工程中，可以使用接口封装和简化设计，硬件也是一样。例如：想要读硬盘，需要很多指令设定好几个端口，然后等待硬盘就绪，最后才能读硬盘。这一套流程可以封装成一个接口函数，其接受三个参数：

一直以来，我们都在使用汇编语言对MBR编程，但对于操作系统这样的复杂程序来说，使用汇编语言是比较困难的。本章将实现操作系统内核的加载与进入。

这是一段内存，每格为1字节，阴影部分的内存被占用。此时，如果向内存中加载一个4字节的程序，显然是做不到的。然而，此时的空闲内存其实是够4字节的，纯粹是因为其不连续，导致了这样的结果。看来，问题的关键在于内存连续。如果有一种办法能让内存不连续，问题就解决了。

实模式下，内存的访问是没有任何限制的，任何程序都能访问和修改任何内存地址，这就导致了实模式下的程序，甚至操作系统自己，都可能自身难保。于是，自8086的下一代产品80286起，保护模式诞生了；进一步的，自80386起，32位保护模式诞生了。

这是一个百废待兴的时刻，所有的硬件设备都刚启动，并没有做好准备，甚至连CPU自己都是。此时，就需要一些外力帮助CPU工作起来。具体来说，在CPU刚启动时，其CS:IP被硬件电路设定为f000:fff0。这个地址并非指向内存，而是指向主板的一个非易失性ROM，其中存放的代码被称为基本输入/输出系统（Basic Input Output System...

有些读者可能会像曾经的笔者一样，认为操作系统是"一种图形界面"；在学习了Linux操作系统后，认为操作系统也可以是"一种命令行"。而不同种类，不同版本的操作系统，则是"不同的图形界面"，或是"不同的命令行语法"。