OSDev Wiki——操作系统开发入门基础（一）
2021年8月26日 · 243 字 · 2 分钟
本文是《操作系统开发入门基础》系列译文的第一篇，讨论了操作系统的概念，哪些工作属于操作系统的范畴。
本文翻译自 OSDev.org
由于译者水平有限，本文不免存在遗漏或错误之处。如有疑问，请查阅原文。
以下是译文。
目录
1 Welcome
欢迎加入到操作系统开发的行列，勇敢的开拓者们！
并不是所有人都会在这个领域取得“成功”，不少人甚至连操作系统开发的入门课都未通过。不过，这或许并不会妨碍你更进一步，开创出下一个 Linux 或 Windows ？亦或是稍低一点的目标，MenuetOS 或 CP/M ？
无论你的目标为何，操作系统开发都是程序开发的巅峰，这是毋庸置疑的。不过，你并不孤独。我们整个网站，包括网站论坛和该 Wiki，都是致力于操作系统开发的。
在这儿，不仅仅是交流编程技巧，更是交流感情和友谊的地方。相信在学习过程中，你一定能与网络另一端的建立良好的友谊。
在操作系统开发中，想要取得“成功”，你该怎么做呢？
首先，你应该阅读一下 Getting Started 这篇文字。如果你打算使用 C/C++ 作为你的开发语言，那么你需要构建 GCC Cross-Compiler。而如果你偏爱其他语言，那么你同样得准备类似的工具（例如，编译器）。
这一切都得你自己付出精力。但是，用你喜欢的语言可能给你的工作带来不少激励和兴奋。
祝你好运！
2 操作系统是什么？
操作系统是一套软件，控制对计算机系统的操作和资源。其主要功能包括：
- 管理内存及其他系统资源。
- 实施安全管控和访问控制策略。
- 调度和多进程与多线程。
- 启动及关闭用户程序，同时为这些用户程序提供基本的系统服务。
- 提供基本的用户接口和应用程序编程接口。
并不是所有的操作系统都提供所有这些功能。像 MS-DOS 这样的单用户系统并没有进程调度功能，而像 eCOS 这样的嵌入式系统则可能没有用户界面。
然而，操作系统 不是：
- 计算机硬件。
- 一个具体的应用程序如，字处理程序，Web 浏览器或游戏。
- 一套工具（如在许多类
Unix系统中广泛使用的GUN tools）。 - 一套开发环境（尽管有些系统，比如
UCSD Pascal、Smalltalk-80自带有解释器和 IDE ）。 - 一套图形用户界面（不少现代操作系统都集成有 GUI 界面）。
尽管大多数的操作系统在分发的时候都自带有这样或是那样的工具，可这些工具本身并非是 OS 的必需组件。
一些操作系统如 Linux，通常被封装成不同的封包形式发布， 不同的封包往往封装有不同的工具套件和应用程序，在软件组织方式也存在差异，这些不同的封装的系统，一般称为发行版（distributions）。
尽管如此，这些不同的发行版只是基于基本 OS 封装有各自的工具套件而已，不应该被认为是不同类型的操作系统。
3 内核（kernel）是什么？
操作系统内核是操作系统中用户永远无法看见的部分。
内核的基本功能是保证其他程序能正常执行。
它负责处理硬件产生的事件（称为中断）、软件产生的事件（系统调用）以及管理资源的访问。
系统中断硬件事件处理程序（中断处理程序），举例来说，就是记录你按下的按键，并将它转换成相应的字符存储在缓冲区中，以便某些程序索取这些数据。
而系统调用则是由用户级程序发起的，比如说打开文件，启动其他程序的过程等等，都是在调用系统调用。
每一个系统调用处理程序都会检查用户程序传递的参数是否合法，然后才进入系统内部，响应用户程序请求。
大多数用户程序（除了汇编程序）并不直接调用系统调用，而是使用标准库，这些库通常处理参数格式化和生成系统调用的任务（例如，C 函数 fopen() 最终是调用内核函数打开文件）。
另外，内核通常定义有一些抽象概念，比如文件，进程，套接字，目录等等。这些抽象概念用于记录了上个会话的系统内部状态，所以程序可以更加有效地处理新的操作会话。
4 shell 是什么？
shell是一个提供人机交互接口的特殊程序，通常集成到系统发行版中。
从用户角度来看，shell 往往因系统而异，在不同的系统上体现形式也不一样（如：cmd 形式的命令行，文件资源管理器等等）；
不过，其主要功能不外乎以下几点：
- 允许用户选择一个程序启动，同时可以选择性地传递某些具体会话参数。
- 允许对本地存储器进行一些琐碎的操作，像列出目录下的内容，跨系统文件剪切和拷贝。
为了完成这些操作，shell 需要调用若干的系统调用。
比如，“打开文件 x ；打开文件 y，如果不存在就新建一个；读取 X 的内容，写入 Y 中，然后关闭 X、Y这两个文件，给标准输出返回“操作完成”信号 ”。
此外，shell 还可以被应用程序用来调用其他程序，靠其他程序来完成自身无法完成的工作（例如，生成“*.mp3”，取得某个程序的确切路径等等）。
现代 shell 还具有不少其他额外的功能特性，
举例如下：
- 自动补全：按
TAB键（或其他补全功能键），用户输入的字符会自动补全为有效的 shell 命令，文件名，目录或其他内容。连续多次敲击自动补全键，可列出当前所有可能的命令选项。 - 字符插入：用户可以通过方向键在
shell中移动光标位置。当光标位于一行命令中间时，此时便可将新的命令“插入”其中。 - shell 命令历史：通过 方向键
↑键和↓键，用户可以翻看之前输入的命令行。 - 屏幕滚动：当输出内容超过控制台的行高时，
shell可以把输出存入缓冲区中，以便用户上下翻页。 - 脚本支持：一些
shell具有订制的脚本语言，如bash，DOS的批处理。 - ……
5 GUI 是什么？
Graphical User Interface (GUI,图形用户界面)，是操作系统最具可视化的部分。其扮演的角色已然超出了一个简单图形绘制库的范围。
GUI 的主要功能包括：
- 捕获用户输入事件（键盘，鼠标等等）并将这些事件派遣给恰当的处理对象。
- 更新内部关于哪些内容需要显示，显示在哪个位置，屏幕哪个部分需要刷新显示的信息。
- 更新屏幕的当前显示内容，刷新绘制必要的部分。
- 以自然、直观的方式，响应用户。
5.1 桌面环境，窗口管理程序，组件库
当你在 KDE 或 Windows 打开新的会话，那么这便是一个桌面环境。
系统中负责组织众多运行程序窗口，窗口缩放/关闭，窗口边界，滚动条等等的，是窗口管理器。
最后，还需要有子系统负责绘制这些窗口元素，渲染屏幕显示的文档等等，这便是我们常说的 组件库。不过，一些声明式语言（例如，Mozilla 的 XUL ,Qt 的 QML）也可实现类似的功能。
5.2 论坛 GUI 相关的帖子
6 为什么要开发一个操作系统？
人们选择开发一个 OS 的原因各异，但是，对于绝大多数开发者来说，可能有这几条是共同的：
6.1 获得对机器完全地控制
当在开发应用程序或其他用户级程序时，开发者需要考虑其他人写的代码，如操作系统，各种库，其他程序等等。写操作系统能让人感到对机器的强有力控制。
6.2 研究
有相当一部分操作系统项目是家庭作业和研究项目。想要在一年的期限内完成一个操作系统的作业，实在不是一个很好的想法，毕竟时间太紧张。而研究项目往往是为了改进、提高现有的操作系统。新手们经常犯的错误，往往是严重低估了从头写一个系统所需的时间。
6.3 为了替代现在使用的系统
或许是因为现有的系统无法满足开发者的某些特定需求，或许是因为这些系统令人生厌（Linux 太过庞大，Windows 不够稳定）。这可能是为了盈利目的，尽管这个周期将会十分漫长。
6.4 因为开发操作系统是一个有趣的过程
低级（语言）编程开发是一个充满趣味和刺激的任务，所有的一切都需要你自己处理。这似乎很困难，然而，正是因此而更加有趣。你可以知道所有这些是如何运作的，所有你程序内部的工作。
很可惜的是，不少操作系统项目都是不合理的条件下启动的。参见 Beginner Mistakes 列表。
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文章
原文：[https://wiki.osdev.org/Introduction]
作者：极目楚天舒
链接：https://talkaboutos.com/posts/osdevwiki-basicinformation-introduction/
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