超脑黑

第209章 linux第一版

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第209章 LINUX第一版

linus发过来的源码包,总共大概12000行代码,他编写这些代码总共花费了十天左右的时间,要是算上之前为此而准备的时间,则至少还要加上一个月。而林鸿将这些代码阅读完毕,却只花了大概三个小时就看完了。

林鸿发现,里面很多地方都借鉴了minix的写法,毕竟之前linus一直都在研究minix,从上面借鉴了不少特点和功能。例如,文件系统的结构。

minix的文件系统是模仿unix来写的,只有将文件系统实现了,才有可能对磁盘进行读写,可以说文件系统就是对磁盘的管理程序。虽然现在的linux并没有涉及到磁盘的读写功能,但是这个一部分linus还是将其实现了出来。

按照编程的惯例,通常第一个程序都是实现“hello,wolrd”,linus也曾经在显示器上打印过这个语句,但是他发给林鸿的这个版本的功能,已经不仅仅是这么简单了。

他在这个版本中实现了两个重要的功能,即保护模式和多进程。

这两个特点是dos系统所不具备的,被视为现代操作系统的重要功能。

“保护模式”是针对内存的一个说法。

intel公司在1978年发布了一个16位的cpu,即8086,这个cpu是intel历史上一个重要的里程碑,是奠定了intel在pc领域芯片的最最要的产品之一。

8086cpu总有20根地址线,可以最大寻址2的16次方,也就是1mb的地址空间。

这就是基于8086cpu的计算机所能支持的最大内存地址,这个模式被称为“实模式”。dos系统就是工作在这个模式下。

实模式只支持最多1mb的内存,就林鸿想要升级自己正在使用的这台康柏计算机,在内存条上再加一条1mb的内存,dos系统也识别不出来,根本无济于事,性能没有任何提升。

这是16位cpu的硬件结构所决定的,在当时1mb内存已经相当不错,所有应用程序都足够使用。

不过,在电子领域,存在着“摩尔定律”,集成电路不断迅速发展,很快8086cpu就无法满足要求了。

于是intel便在1985年推出了8086的升级版本80386。

这一次,寄存器的位数被翻了一倍,从16位升级到32位。

80386cpu增加了不少优点,不但寻址空间大大,而且还引入了多任务处理和保护模式的概念。

保护模式下,对内存的管理已经不再是以前的分段式结构,而是变成了分页机制,这种机制有非常大的优点,可以让内存管理性能得到极大的提升。

但是,在计算机领域,有一种“向前兼容”的规则,也就是说,80386必须兼容8086cpu的机制,以前在那个上面能运行的程序,在升级后的cpu上也能运行。

所以在默认情况下,这个“保护模式”是没有被打开来的,使用的还是“实模式”。

而要想打开“保护模式”,则需要用代码对第20号地址线进行操作,将其“唤醒”,它就是进入保护模式的守门人,必须通过它的同意才行。

说起来简单,但是整个过程具体实现起来却是相当复杂的。

这也是linus为什么花了这么长时间才最终将v0.00版编写完毕的原因。

他们想让linux跟上时代的发展,让linux未来的功能能够和现在的这些最新操作系统相媲美,进入保护模式是必不可少的,因为只有进入了保护模式才能最大程度地发挥出80386cpu的最大性能。

林鸿之前看《操作系统设计与实现》的时候,在这部分看得非常迷糊,专门还去查了不少资料,可是心中还是对这种机制有些想不通,为什么要这样设计。

但是,今天他看到了linus的实现代码之后,顿时有一种突然顿悟的感觉。

与平时编程的时候,不用去关心硬件底层结构不同,操作系统的底层代码却是和硬件紧密相连。最初的那boot和loader程序,都必须用汇编才能胜任,精确到cpu的某一个寄存器,也精确到磁盘的某一个扇区。

要想理解这些代码,必须对cpu和磁盘的硬件结构了解得非常清楚。例如cpu有多少引脚,里面有多少个寄存器,每一个寄存器的作用又是什么。

好在这些技术参数,intel有着非常详细地技术文档。这么小小的一块芯片,涉及到的技术资料却是几本厚厚的大部头书籍。

林鸿不得不感叹,这小小的芯片之中,承载的却是人类文明中最先进的知识结晶,将人类的智慧发挥到了极处,每一个引脚,没一个寄存器都是经过了千百次不断试验之后才最终定下来的。

林鸿按照linus在里面写的说明文档,将开发环境配置好,然后在minix平台下对这份代码进行了编译。

修复了几个细小的bug之后,他最终将linux的镜像文件给编译出来了。

他只有一台计算机,所以最终只好将这个linux安装在了本机上。

当然,他使用的又是多系统安装方式,其他两个系统并没有受到影响。

重启之后,他选择了“linux_v0.00”菜单,然后回车。

显示器上顿时闪现一连串的字符,不断向上刷动。

此刻,林鸿已经对计算机启动的详细过程有了非常深刻的认识,不再像以前那样,根本不知道计算机到底在做什么。

当电源开关被按下的时候,机器就开始通电,主板的控制芯片于是向cpu发送一个重置信号,将cpu恢复到最初始的状态,当芯片组检测到cpu上的供电稳定的时候,cpu就会开始工作。

它要做的第一件事就是从内存中的0xffff0地址处读取指令运行。

而这个地址中,通常会有一个跳转指令,跳转到bios的自检系统处,这个时候便开始了自检过程。bios是主板厂商早就刷在了固件里面的一个系统,目的就是对硬件进行管理。

自检的目的,是为了检测计算机各部分硬件是否正常,如果缺少或者有损坏的硬件,则启动就会立刻被挂起。

只有所有硬件检测都被通过之后,才会最终跳转到第一个扇区,读取mbr,开始执行安装在磁盘上的操作系统。

而linus完成的功能,就是在读取mbr之后,如何将操作系统加载到内存里面进行执行。

这个过程很快,字符不断向上刷新,硬件检测很快结束,接着显示屏一闪,顿时最顶部便出现了“aaaaaabbbb……”这样的字符。

看着显示器上不断出现的ab字符,林鸿知道,这一次启动过程已经完毕,他已经看到了linus所编写的功能。

要是其他不懂技术的人看到这种情况,必定会对此嗤笑一声,道:“这也叫操作系统?开玩笑吧!”

实际上,当初linus将这个版本编写出来之后,就兴奋地叫来他的妹妹萨拉来观看,这毕竟是他花费了极大的心思而编写出来的作品,努力了这么久,终于成功了,自然想和其他人分享一下自己的喜悦。

可是抱着泰迪熊的萨拉盯着显示屏看了大约五秒之后,说了一声“很好”,便面无表情地回到房间内和她的闺蜜煲电话粥去了。

linus为此愣了半天,良久才反应过来,自己和不懂技术的人是完全没有共同语言的。他竟然奢望自己的妹妹能够看懂自己所做的努力和成果,这简直太天真了。

在对方眼中,这就是简单的显示了几个字符,完全没有什么特别之处,也完全不知道做这么一个功能到底有什么意义。

不过,林鸿对此却是知道,显示屏上不断交替显示的ab字符,是由两个进程打印在屏幕上的,也就是说,linus在这个v0.00版中,不但实现了保护模式,也将多任务管理的原型给做出来了。

“厉害!”

“很棒!”

这些都是林鸿对linus的评价。

这部分内容,看起来虽然都能够理解,但是林鸿知道,如果让自己编写出来,要花费的时间和精力肯定比对方要多。并不是因为自己的技术不到家,而是自己在这方面的理解还不够深刻,或者说,这方面的资料太少了,仅仅凭借一本《操作系统设计与实现》根本写不出来,还涉及到其他很多知识的积累。

平时林鸿看待计算机,是从宏观的角度观察和使用的,可是当他看到这个最原始的操作系统的时候,顿时有了一种在显微镜下观察的感觉。

所有的黑匣子都没有了,他心中清楚地知道计算机下一步将要做什么,一切细节都一览无余。

此刻已经是凌晨两点多,林鸿本来很想和linus沟通一下,可是对方此刻并不在线。

于是,他心情激动之下,便开始正式开始投入到linux的开发之中。

他想要做的,就是将之前linus一直到minix中的bash,也就是外壳程序,移植到linux中。

外壳程序非常重要,它可以说是所有程序之母,只有将它移植过来,才能够顺利地执行其他应用程序。

bash本身就是一个开源的程序,可以从互联网上免费下载,但是林鸿手中有它的源代码,还是上次linus邮寄给他的。

编写这个,必须得实现一些操作系统的系统调用命令,例如显示目录“ls”命令,进入目录“cd”命令,这些都是最基本的。

系统调用有很多,林鸿暂时打算先将minix里面所支持的完成即可。其他的,以后再说。

为了避免linus进行重复开发,他首先给对方发了一封email,然后便埋头开发。

移植的过程比想象当中的要难一点,不过好在linux使用的文件系统和minix是一样的,在太阳在东方升起的时候,他已经将bash程序移植得差不多了。