《30天自制操作系統(tǒng)》是一本兼具趣味性、實(shí)用性與學(xué)習(xí)性的操作系統(tǒng)圖書。作者從計(jì)算機(jī)的構(gòu)造、匯編語言、C語言開始解說，讓讀者在實(shí)踐中掌握算法。在這本書的指導(dǎo)下，從零編寫所有代碼，30天后就可以制作出一個(gè)具有窗口系統(tǒng)的32位多任務(wù)操作系。
《30天自制操作系統(tǒng)》適合操作系統(tǒng)愛好者和程序設(shè)計(jì)人員閱讀。
只需30天 從零開始編寫一個(gè)五臟俱全的圖形操作系統(tǒng) 39.1KB迷你系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)多任務(wù)、漢字顯示、文件壓縮，還能聽歌看圖玩游戲 日本編程天才 揭開CPU、內(nèi)存、磁盤以及操作系統(tǒng)底層工作模式的神秘面紗
“好想編寫一個(gè)操作系統(tǒng)呀！”筆者的朋友曾說這是所有程序員都曾經(jīng)懷揣的一個(gè)夢想。說“所有的程序員”可能有點(diǎn)夸張了，不過作為程序員的夢想，它至少也應(yīng)該能排進(jìn)前十名吧。
也許很多人覺得編寫操作系統(tǒng)是個(gè)天方夜譚，這一定是操作系統(tǒng)業(yè)界的一個(gè)陰謀（笑）。他們故意讓大家相信編寫操作系統(tǒng)是一件非常困難的事情，這樣就可以高價(jià)兜售自己開發(fā)的操作系統(tǒng)，而且操作系統(tǒng)的作者還會被頂禮膜拜。那么實(shí)際情況又怎么樣呢？和別的程序相比，其實(shí)編寫操作系統(tǒng)并沒有那么難，至少筆者的感覺是這樣。
在各位讀者之中，也許有人曾經(jīng)挑戰(zhàn)過操作系統(tǒng)的編寫，但因?yàn)樘y而放棄了。擁有這樣經(jīng)歷的人也許不會認(rèn)同筆者的觀點(diǎn)。其實(shí)你錯(cuò)了，你的失敗并不是因?yàn)榫帉懖僮飨到y(tǒng)太難，而是因?yàn)闆]有人告訴你那其實(shí)是一件很簡單的事而已。
不僅是編寫操作系統(tǒng)，任何事都是一樣的。如果講解的人認(rèn)為它很難，那就不可能把它講述得通俗易懂，即便是同樣的內(nèi)容，也會講得無比復(fù)雜。這樣的講解，肯定是很難懂的。
那么，你想不想和筆者一起再挑戰(zhàn)一次呢？如果你曾經(jīng)夢想過編寫自己的操作系統(tǒng)，一定會覺得樂在其中的。
可能有人會說，這本書足足有700多頁，怎么會“有趣”和“簡單”呢？唔，這么一說筆者也覺得挺心虛的，不過其實(shí)也只是長了那么一點(diǎn)點(diǎn)啦。平均下來的話，每天只有大約23頁的內(nèi)容，你看，也沒有那么長吧？
這本書的文風(fēng)非常輕松，也許你不知不覺中就會讀得很快。但是這樣的話可能印象不會很深，最好還是能靜下心來慢慢地讀。書中所展示的程序代碼和文字的說明同樣重要，因此也希望大家仔細(xì)閱讀。只要注意這些，理解本書的內(nèi)容就應(yīng)該沒有問題了。
在本書中，我們使用C語言和匯編語言來編寫操作系統(tǒng)，不過不必?fù)?dān)心，你可以在閱讀本書的同時(shí)來逐步學(xué)習(xí)關(guān)于這些編程語言的知識。本書在這方面寫得非常仔細(xì)，如果能有人通過本書終于把C語言中的指針給搞懂了，那筆者的目的也就達(dá)到了。即便是從這樣的水平開始，30天后你也能夠編寫出一個(gè)很棒的操作系統(tǒng)，請大家拭目以待吧！
川合秀實(shí)（Hidemi Kawai），生于1975年，是一位以“輕量化”編程思想見長的“非主流”開發(fā)者。2000年因自行開發(fā)的OSASK項(xiàng)目而名聲大噪。OSASK是一個(gè)開源的32位微型操作系統(tǒng)，它并非以Linux等內(nèi)核為基礎(chǔ)，而是完全從零開始開發(fā)，在一張軟盤的容量下實(shí)現(xiàn)了GUI、多任務(wù)、多語言等高級特性，啟動時(shí)間只需1秒。本書的內(nèi)容可以看成是作者以O(shè)SASK為藍(lán)本，教會讀者從零開始開發(fā)一個(gè)操作系統(tǒng)，同時(shí)可以讓初學(xué)者在編寫操作系統(tǒng)的過程中，了解操作系統(tǒng)背后更多的知識。
第0天 著手開發(fā)之前
1 前言
2 何謂操作系統(tǒng)
3 開發(fā)操作系統(tǒng)的各種方法
4 無知則無畏
5 如何開發(fā)操作系統(tǒng)
6 操作系統(tǒng)開發(fā)中的困難
7 學(xué)習(xí)本書時(shí)的注意事項(xiàng)（重要�。�
8 各章內(nèi)容摘要
第1天 從計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)到匯編程序入門
1 先動手操作
2 究竟做了些什么
3 初次體驗(yàn)匯編程序
4 加工潤色
第2天 匯編語言學(xué)習(xí)與Makefile入門
1 介紹文本編輯器
2 繼續(xù)開發(fā)
3 先制作啟動區(qū)
4 Makefile入門
第3天 進(jìn)入32位模式并導(dǎo)入C語言
1 制作真正的IPL
2 試錯(cuò)
3 讀到18扇區(qū)
4 讀入10個(gè)柱面
5 著手開發(fā)操作系統(tǒng)
6 從啟動區(qū)執(zhí)行操作系統(tǒng)
7 確認(rèn)操作系統(tǒng)的執(zhí)行情況
8 32位模式前期準(zhǔn)備
9 開始導(dǎo)入C語言
10 實(shí)現(xiàn)HLT（harib00j）
第4天 C語言與畫面顯示的練習(xí)
1 用C語言實(shí)現(xiàn)內(nèi)存寫入（harib01a）
2 條紋圖案（harib01b）
3 挑戰(zhàn)指針（harib01c）
4 指針的應(yīng)用（1）（harib01d）
5 指針的應(yīng)用（2）（harib01e）
6 色號設(shè)定（harib01f）
7 繪制矩形（harib01g）
8 今天的成果（harib01h）
第5天 結(jié)構(gòu)體、文字顯示與GDT/IDT初始化
1 接收啟動信息（harib02a）
2 試用結(jié)構(gòu)體（harib02b）
3 試用箭頭記號（harib02c）
4 顯示字符（harib02d）
5 增加字體（harib02e）
6 顯示字符串（harib02f）
7 顯示變量值（harib02g）
8 顯示鼠標(biāo)指針（harib02h）
9 GDT與IDT的初始化（harib02i）
第6天 分割編譯與中斷處理
1 分割源文件（harib03a）
2 整理Makefile（harib03b）
3 整理頭文件（harib03c）
4 意猶未盡
5 初始化PIC（harib03d）
6 中斷處理程序的制作（harib03e）
第7天 FIFO與鼠標(biāo)控制
1 獲取按鍵編碼（hiarib04a）
2 加快中斷處理（hiarib04b）
3 制作FIFO緩沖區(qū)（hiarib04c）
4 改善FIFO緩沖區(qū)（hiarib04d）
5 整理FIFO緩沖區(qū)（hiarib04e）
6 總算講到鼠標(biāo)了（harib04f）
7 從鼠標(biāo)接受數(shù)據(jù)（harib04g）
第8天 鼠標(biāo)控制與32位模式切換
1 鼠標(biāo)解讀（1）（harib05a）
2 稍事整理（harib05b）
3 鼠標(biāo)解讀（2）（harib05c）
4 移動鼠標(biāo)指針（harib05d）
5 通往32位模式之路
第9天 內(nèi)存管理
1 整理源文件（harib06a）
2 內(nèi)存容量檢查（1）（harib06b）
3 內(nèi)存容量檢查（2）（harib06c）
4 挑戰(zhàn)內(nèi)存管理（harib06d）
第10天 疊加處理
1 內(nèi)存管理（續(xù)）（harib07a）
2 疊加處理（harib07b）
3 提高疊加處理速度（1）（harib07c）
4 提高疊加處理速度（2）（harib07d）
第11天 制作窗口
1 鼠標(biāo)顯示問題（harib08a）
2 實(shí)現(xiàn)畫面外的支持（harib08b）
3 shtctl的指定省略（harib08c）
4 顯示窗口（harib08d）
5 小實(shí)驗(yàn)（harib08e）
6 高速計(jì)數(shù)器（harib08f）
7 消除閃爍（1）（harib08g）
8 消除閃爍（2）（harib08h）
第12天 定時(shí)器（1）
1 使用定時(shí)器（harib09a）
2 計(jì)量時(shí)間（harib09b）
3 超時(shí)功能（harib09c）
4 設(shè)定多個(gè)定時(shí)器（harib09d）
5 加快中斷處理（1）（harib09e）
6 加快中斷處理（2）（harib09f）
7 加快中斷處理（3）（harib09g）
第13天 定時(shí)器（2）
1 簡化字符串顯示（harib10a）
2 重新調(diào)整FIFO緩沖區(qū)（1）（harib10b）
3 測試性能（harib10c～harib10f）
4 重新調(diào)整FIFO緩沖區(qū)（2）（harib10g）
5 加快中斷處理（4）（harib10h）
6 使用“哨兵”簡化程序（harib10i）
第14天 高分辨率及鍵盤輸入
1 繼續(xù)測試性能（harib11a～harib11c）
2 提高分辨率（1）（harib11d）
3 提高分辨率（2）（harib11e）
4 鍵盤輸入（1）（harib11f）
5 鍵盤輸入（2）（harib11g）
6 追記內(nèi)容（1）（harib11h）
7 追記內(nèi)容（2）（harib11i）
第15天 多任務(wù)（1）
1 挑戰(zhàn)任務(wù)切換（harib12a）
2 任務(wù)切換進(jìn)階（harib12b）
3 做個(gè)簡單的多任務(wù)（1）（harib12c）
4 做個(gè)簡單的多任務(wù)（2）（harib12d）
5 提高運(yùn)行速度（harib12e）
6 測試運(yùn)行速度（harib12f）
7 多任務(wù)進(jìn)階（harib12g）
第16天 多任務(wù)（2）
1 任務(wù)管理自動化（harib13a）
2 讓任務(wù)休眠（harib13b）
3 增加窗口數(shù)量（harib13c）
4 設(shè)定任務(wù)優(yōu)先級（1）（harib13d）
5 設(shè)定任務(wù)優(yōu)先級（2）（harib13e）
第17天 命令行窗口
1 閑置任務(wù)（harib14a）
2 創(chuàng)建命令行窗口（harib14b）
3 切換輸入窗口（harib14c）
4 實(shí)現(xiàn)字符輸入（harib14d）
5 符號的輸入（harib14e）
6 大寫字母與小寫字母（harib14f）
7 對各種鎖定鍵的支持（harib14g）
第18天 dir命令
1 控制光標(biāo)閃爍（1）（harib15a）
2 控制光標(biāo)閃爍（2）（harib15b）
3 對回車鍵的支持（harib15c）
4 對窗口滾動的支持（harib15d）
5 mem命令（harib15e）
6 cls命令（harib15f）
7 dir命令（harib15g）
第19天 應(yīng)用程序
1 type命令（harib16a）
2 type命令改良（harib16b）
3 對FAT的支持（harib16c）
4 代碼整理（harib16d）
5 第一個(gè)應(yīng)用程序（harib16e）
第20天 API
1 程序整理（harib17a）
2 顯示單個(gè)字符的API（1）（harib17b）
3 顯示單個(gè)字符的API（2）（harib17c）
4 結(jié)束應(yīng)用程序（harib17d）
5 不隨操作系統(tǒng)版本而改變的API（harib17e）
6 為應(yīng)用程序自由命名（harib17f）
7 當(dāng)心寄存器（harib17g）
8 用API顯示字符串（harib17h）
第21天 保護(hù)操作系統(tǒng)
1 攻克難題——字符串顯示API（harib18a）
2 用C語言編寫應(yīng)用程序（harib18b）
3 保護(hù)操作系統(tǒng)（1）（harib18c）
4 保護(hù)操作系統(tǒng)（2）（harib18d）
5 對異常的支持（harib18e）
6 保護(hù)操作系統(tǒng)（3）（harib18f）
7 保護(hù)操作系統(tǒng)（4）（harib18g）
第22天 用C語言編寫應(yīng)用程序
1 保護(hù)操作系統(tǒng)（5）（harib19a）
2 幫助發(fā)現(xiàn)bug（harib19b）
3 強(qiáng)制結(jié)束應(yīng)用程序（harib19c）
4 用C語言顯示字符串（1）（harib19d）
5 用C語言顯示字符串（2）（harib19e）
6 顯示窗口（harib19f）
7 在窗口中描繪字符和方塊（harib19g）
第23天 圖形處理相關(guān)
1 編寫malloc（harib20a）
2 畫點(diǎn)（harib20b）
3 刷新窗口（harib20c）
4 畫直線（harib20d）
5 關(guān)閉窗口（harib20e）
6 鍵盤輸入API（harib20f）
7 用鍵盤輸入來消遣一下（harib20g）
8 強(qiáng)制結(jié)束并關(guān)閉窗口（harib20h）
第24天 窗口操作
1 窗口切換（1）（harib21a）
2 窗口切換（2）（harib21b）
3 移動窗口（harib21c）
4 用鼠標(biāo)關(guān)閉窗口（harib21d）
5 將輸入切換到應(yīng)用程序窗口（harib21e）
6 用鼠標(biāo)切換輸入窗口（harib21f）
7 定時(shí)器API（harib21g）
8 取消定時(shí)器（harib21h）
第25天 增加命令行窗口
1 蜂鳴器發(fā)聲（harib22a）
2 增加更多的顏色（1）（harib22b）
3 增加更多的顏色（2）（harib22c）
4 窗口初始位置（harib22d）
5 增加命令行窗口（1）（harib22e）
6 增加命令行窗口（2）（harib22f）
7 增加命令行窗口（3）（harib22g）
8 增加命令行窗口（4）（harib22h）
9 變得更像真正的操作系統(tǒng)（1）（harib22i）
10 變得更像真正的操作系統(tǒng)（2）（harib22j）
第26天 為窗口移動提速
1 提高窗口移動速度（1）（harib23a）
2 提高窗口移動速度（2）（harib23b）
3 提高窗口移動速度（3）（harib23c）
4 提高窗口移動速度（4）（harib23d）
5 啟動時(shí)只打開一個(gè)命令行窗口（harib23e）
6 增加更多的命令行窗口（harib23f）
7 關(guān)閉命令行窗口（1）（harib23g）
8 關(guān)閉命令行窗口（2）（harib23h）
9 start命令（harib23i）
10 ncst命令（harib23j）
第27天 LDT與庫
1 先來修復(fù)bug（harib24a）
2 應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)關(guān)閉命令行窗口（harib24b）
3 保護(hù)應(yīng)用程序（1）（harib24c）
4 保護(hù)應(yīng)用程序（2）（harib24d）
5 優(yōu)化應(yīng)用程序的大�。╤arib24e）
6 庫（harib24f）
7 整理make環(huán)境（harib24g）
第28天 文件操作與文字顯示
1 alloca（1）（harib25a）
2 alloca（2）（harib25b）
3 文件操作API（harib25c）
4 命令行API（harib25d）
5 日文文字顯示（1）（harib25e）
6 日文文字顯示（2）（harib25f）
7 日文文字顯示（3）（harib25g）
第29天 壓縮與簡單的應(yīng)用程序
1 修復(fù)bug（harib26a）
2 文件壓縮（harib26b）
3 標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)
4 非矩形窗口（harib26c）
5 bball（harib26d）
6 外星人游戲（harib26e）
第30天 高級的應(yīng)用程序
1 命令行計(jì)算器（harib27a）
2 文本閱覽器（harib27b）
3 MML播放器（harib27c）
4 圖片閱覽器（harib27d）
5 IPL的改良（harib27e）
6 光盤啟動（harib27f）
第31天 寫在開發(fā)完成之后
1 繼續(xù)開發(fā)要靠大家的努力
2 關(guān)于操作系統(tǒng)的大小
3 操作系統(tǒng)開發(fā)的訣竅
4 分享給他人使用
5 關(guān)于光盤中的軟件
6 關(guān)于開源的建議
7 后記
8 畢業(yè)典禮
9 附錄
第15天
多任務(wù)（1）
挑戰(zhàn)任務(wù)切換（harib12a）
任務(wù)切換進(jìn)階（harib12b）
做個(gè)簡單的多任務(wù)（1）（harib12c）
做個(gè)簡單的多任務(wù)（2）（harib12d）
提高運(yùn)行速度（harib12e）
測試運(yùn)行速度（harib12f）
多任務(wù)進(jìn)階（harib12g）
1 挑戰(zhàn)任務(wù)切換（harib12a）
“話說，多任務(wù)到底是啥呢？”我們今天的內(nèi)容，就從這個(gè)問題開始吧。
多任務(wù)，在英語中叫做“multitask”，顧名思義就是“多個(gè)任務(wù)”的意思。簡單地說，在Windows等操作系統(tǒng)中，多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)運(yùn)行的狀態(tài)（也就是同時(shí)打開好幾個(gè)窗口的狀態(tài)）就叫做多任務(wù)。
對于生活在現(xiàn)代社會的各位來說，這種多任務(wù)簡直是理所當(dāng)然的事情。比如你會一邊用音樂播放軟件聽音樂一邊寫郵件，郵件寫到一半忽然有點(diǎn)東西要查，便打開Web瀏覽器上網(wǎng)搜索。這對于大家來說這些都是家常便飯了吧。可如果沒有多任務(wù)的話會怎么樣呢？想寫郵件的時(shí)候就必須關(guān)掉正在播放的音樂，要查東西的時(shí)候就必須先保存寫到一半的郵件，然后才能打開Web瀏覽器……光想象一下就會覺得太不方便了。
然而在從前，沒有多任務(wù)反倒是普遍的情形（那個(gè)時(shí)候大家不用電腦聽音樂，也沒有互聯(lián)網(wǎng)）。在那個(gè)年代，電腦一次只能運(yùn)行一個(gè)程序，如果要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序的話，就得買好幾臺電腦才行。
就在那個(gè)時(shí)候，誕生了最初的多任務(wù)操作系統(tǒng)，大家都覺得太了不起了。從現(xiàn)在開始，我們也要準(zhǔn)備給“紙娃娃系統(tǒng)”添加執(zhí)行多任務(wù)的能力了。連這樣一個(gè)小不點(diǎn)兒操作系統(tǒng)都能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù)，真是讓人不由地感嘆它生逢其時(shí)呀。
稍稍思考一下我們就會發(fā)現(xiàn)，多任務(wù)這個(gè)東西還真是奇妙，它究竟是怎樣做到讓多個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行的呢？如果我們的電腦里面裝了好多個(gè)CPU的話，同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序倒也順理成章，但實(shí)際上就算我們只有一個(gè)CPU，照樣可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)。
其實(shí)說穿了，這些程序根本沒有在同時(shí)運(yùn)行，只不過看上去好像是在同時(shí)運(yùn)行一樣：程序A運(yùn)行一會兒，接下來程序B運(yùn)行一會兒，再接下來輪到程序C，然后再回到程序A……如此反復(fù)，有點(diǎn)像日本忍者的“分身術(shù)”呢（笑）。
為了讓這種分身術(shù)看上去更完美，需要讓操作系統(tǒng)盡可能快地切換任務(wù)。如果10秒才切換一次，那就連人眼都能察覺出來了，同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序的戲碼也就穿幫了。再有，如果我們給程序C發(fā)出一個(gè)按鍵指令，正巧這個(gè)瞬間系統(tǒng)切換到了程序A的話，我們就不得不等上20秒，才能重新輪到程序C對按鍵指令作出反應(yīng)。這實(shí)在是讓人抓狂�。ǹ蓿�。
在一般的操作系統(tǒng)中，這個(gè)切換的動作每0.01～0.03秒就會進(jìn)行一次。當(dāng)然，切換的速度越快，讓人覺得程序是在同時(shí)運(yùn)行的效果也就越好。不過，CPU進(jìn)行程序切換（我們稱為“任務(wù)切換”）這個(gè)動作本身就需要消耗一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間大約為0.0001秒左右，不同的CPU及操作系統(tǒng)所需的時(shí)間也有所不同。如果CPU每0.0002秒切換一次任務(wù)的話，該CPU處理能力的50%都要被任務(wù)切換本身所消耗掉。這意味著，如果同時(shí)運(yùn)行2個(gè)程序，每個(gè)程序的速度就只有單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的1/4，這樣你會覺得開心嗎？如果變成這種結(jié)果，那還不如干脆別搞多任務(wù)呢。
相比之下，即便是每0.001秒切換一次任務(wù)，單單在任務(wù)切換上面也要消耗CPU處理能力的10%。大概有人會想，10%也沒什么大不了的吧？可如果你看看速度快10%的CPU賣多少錢，說不定就會恍然大悟，“對啊，只要優(yōu)化一下任務(wù)切換間隔，就相當(dāng)于一分錢也不花，便換上了比現(xiàn)在更快的CPU嘛……”（笑），你也就明白了浪費(fèi)10%也是很不值得的。正是因?yàn)檫@個(gè)原因，任務(wù)切換的間隔最短也得0.01秒左右，這樣一來只有1%的處理能力消耗在任務(wù)切換上，基本上就可以忽略不計(jì)了。
關(guān)于多任務(wù)是什么的問題，已經(jīng)大致講得差不多了，接下來我們來看看如何讓CPU來處理多任務(wù)。
當(dāng)你向CPU發(fā)出任務(wù)切換的指令時(shí)，CPU會先把寄存器中的值全部寫入內(nèi)存中，這樣做是為了當(dāng)以后切換回這個(gè)程序的時(shí)候，可以從中斷的地方繼續(xù)運(yùn)行。接下來，為了運(yùn)行下一個(gè)程序，CPU會把所有寄存器中的值從內(nèi)存中讀取出來（當(dāng)然，這個(gè)讀取的地址和剛剛寫入的地址一定是不同的，不然就相當(dāng)于什么都沒變嘛），這樣就完成了一次切換。我們前面所說的任務(wù)切換所需要的時(shí)間，正是對內(nèi)存進(jìn)行寫入和讀取操作所消耗的時(shí)間。
接下來我們來看看寄存器中的內(nèi)容是怎樣寫入內(nèi)存里去的。下面這個(gè)結(jié)構(gòu)叫做“任務(wù)狀態(tài)段”（task status segment），簡稱TSS。TSS有16位和32位兩個(gè)版本，這里我們使用32位版。顧名思義，TSS也是內(nèi)存段的一種，需要在GDT中進(jìn)行定義后使用。
參考上面的結(jié)構(gòu)定義，TSS共包含26個(gè)int成員，總計(jì)104字節(jié)（摘自CPU的技術(shù)資料），我特意把它們分成4行來寫。從開頭的backlink起，到cr3為止的幾個(gè)成員，保存的不是寄存器的數(shù)據(jù)，而是與任務(wù)設(shè)置相關(guān)的信息，在執(zhí)行任務(wù)切換的時(shí)候這些成員不會被寫入（backlink除外，某些情況下是會被寫入的）。后面的部分中我們會用到這里的設(shè)定，不過現(xiàn)在你完全可以先忽略它。
第2行的成員是32位寄存器，第3行是16位寄存器，應(yīng)該沒必要解釋了吧……不對，eip好像到現(xiàn)在還沒講過呢。EIP的全稱是"extended instruction pointer"，也就是"擴(kuò)展指令指針寄存器"的意思。這里的"擴(kuò)展"代表它是一個(gè)32位寄存器，也就是說其對應(yīng)的16位版本叫做IP，類比一下的話，跟EAX與AX之間的關(guān)系是一樣的。
EIP是CPU用來記錄下一條需要執(zhí)行的指令位于內(nèi)存中哪個(gè)地址的寄存器，因此它才被稱為"指令指針"。如果沒有這個(gè)寄存器，記性不好的CPU就會忘記自己正在運(yùn)行哪里的程序，于是程序就沒辦法正常運(yùn)行了。每執(zhí)行一條指令，EIP寄存器中的值就會自動累加，從而保證一直指向下一條指令所在的內(nèi)存地址。
說點(diǎn)題外話，JMP指令實(shí)際上是一個(gè)向EIP寄存器賦值的指令。JMP 0x1234這種寫法，CPU會解釋為MOV EIP,0x1234，并向EIP賦值。也就是說，這條指令其實(shí)是篡改了CPU記憶中下一條該執(zhí)行的指令的地址，蒙了CPU一把。這樣一來，CPU在讀取下一條指令時(shí)，就會去讀取0x1234這個(gè)地址中的指令。你看，這不就相當(dāng)于是做了一個(gè)跳轉(zhuǎn)嗎？
對了，如果你在匯編語言里用MOV EIP,0x1234這種寫法是會出錯(cuò)的，還是不要嘗試的好。在匯編語言中，應(yīng)該使用JMP 0x1234來代替MOV EIP,0x1234。
如果在TSS中將EIP寄存器的值記錄下來，那么當(dāng)下次再返回這個(gè)任務(wù)的時(shí)候，CPU就可以明白應(yīng)該從哪里讀取程序來運(yùn)行了。
按照常識，段寄存器應(yīng)該是16位的才對，可是在TSS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中卻定義成了int（也就是DWORD）類型。我們可以大膽想象一下，說不定英特爾公司的人將來會把段寄存器變成32位的，這樣想想也挺有意思的呢（笑）。
第4行的ldtr和iomap也和第1行的成員一樣，是有關(guān)任務(wù)設(shè)置的部分，因此在任務(wù)切換時(shí)不會被CPU寫入。也許你會想，那就和第1行一樣，暫時(shí)先忽略好了--但那可是絕對不行的！如果胡亂賦值的話，任務(wù)就無法正常切換了，在這里我們先將ldtr置為0，將iomap置為0x40000000就好了。
關(guān)于TSS的話題暫且先告一段落，我們回來繼續(xù)講任務(wù)切換的方法。要進(jìn)行任務(wù)切換，其實(shí)還得用JMP指令。JMP指令分為兩種，只改寫EIP的稱為near模式，同時(shí)改寫EIP和CS的稱為far模式，在此之前我們使用的JMP指令基本上都是near模式的。不記得CS是什么了？CS就是代碼段（code segment）寄存器啦。
說起來我們其實(shí)用過一次far模式的JMP指令，就在asmhead.nas的"bootpack啟動"的最后一句（見8.5節(jié)）。
JMP DWORD 2*8:0x0000001b
這條指令在向EIP存入0x1b的同時(shí)，將CS置為2*8（=16）。像這樣在JMP目標(biāo)地址中帶冒號（:）的，就是far模式的JMP指令。
如果一條JMP指令所指定的目標(biāo)地址段不是可執(zhí)行的代碼，而是TSS的話，CPU就不會執(zhí)行通常的改寫EIP和CS的操作，而是將這條指令理解為任務(wù)切換。也就是說，CPU會切換到目標(biāo)TSS所指定的任務(wù)，說白了，就是JMP到一個(gè)任務(wù)那里去了。
CPU每次執(zhí)行帶有段地址的指令時(shí)，都會去確認(rèn)一下GDT中的設(shè)置，以便判斷接下來要執(zhí)行的JMP指令到底是普通的far-JMP，還是任務(wù)切換。也就是說，從匯編程序翻譯出來的機(jī)器語言來看，普通的far-JMP和任務(wù)切換的far-JMP，指令本身是沒有任何區(qū)別的。
好了，枯燥的講解就到這里，讓我們實(shí)際做一次任務(wù)切換吧。我們準(zhǔn)備兩個(gè)任務(wù)：任務(wù)A和任務(wù)B，嘗試從A切換到B。
首先，我們需要創(chuàng)建兩個(gè)TSS：任務(wù)A的TSS和任務(wù)B的TSS。
本次的HariMain節(jié)選
struct TSS32 tss_a, tss_b;
向它們的ldtr和iomap分別存入合適的值。
本次的HariMain節(jié)選
tss_a.ldtr = 0;
tss_a.iomap = 0x40000000;
tss_b.ldtr = 0;
tss_b.iomap = 0x40000000;
接著將它們兩個(gè)在GDT中進(jìn)行定義。
本次的HariMain節(jié)選
struct SEGMENT_DESCRIPTOR *gdt = (struct SEGMENT_DESCRIPTOR *) ADR_GDT;
set_segmdesc(gdt + 3, 103, (int) &tss_a, AR_TSS32);
set_segmdesc(gdt + 4, 103, (int) &tss_b, AR_TSS32);
將tss_a定義在gdt的3號，段長限制為103字節(jié)，tss_b也采用類似的定義。
現(xiàn)在兩個(gè)TSS都創(chuàng)建好了，該進(jìn)行實(shí)際的切換了。
我們向TR寄存器存入3 * 8這個(gè)值，這是因?yàn)槲覀儎偛虐旬?dāng)前運(yùn)行的任務(wù)定義為GDT的3號。TR寄存器以前沒有提到過，它的作用是讓CPU記住當(dāng)前正在運(yùn)行哪一個(gè)任務(wù)。當(dāng)進(jìn)行任務(wù)切換的時(shí)候，TR寄存器的值也會自動變化，它的名字也就是"task register"（任務(wù)寄存器）的縮寫。我們每次給TR寄存器賦值的時(shí)候，必須把GDT的編號乘以8，因?yàn)橛⑻貭柟揪褪沁@樣規(guī)定的。如果你有意見的話，可以打電話找英特爾的大叔投訴哦（笑）。
給TR寄存器賦值需要使用LTR指令，不過用C語言做不到。唉，各位是不是都已經(jīng)見怪不怪了�。可�？你早就料到了？（笑）所以說，正如你所料，我們只能把它寫進(jìn)naskfunc.nas里面。
本次的HariMain節(jié)選
load_tr(3 * 8);
本次的naskfunc.nas節(jié)選
_load_tr: ; void load_tr(int tr);
LTR [ESP+4] ; tr
RET
對了，LTR指令的作用只是改變TR寄存器的值，因此執(zhí)行了LTR指令并不會發(fā)生任務(wù)切換。
要進(jìn)行任務(wù)切換，我們必須執(zhí)行far模式的跳轉(zhuǎn)指令，可惜far跳轉(zhuǎn)這事C語言還是無能為力，這種語言還真是不方便啊。沒辦法，這個(gè)函數(shù)我們也得在naskfunc.nas里創(chuàng)建。
本次的naskfunc.nas節(jié)選
_taskswitch4: ; void taskswitch4(void);
JMP 4*8:0
RET
也許有人會問，在JMP指令后面寫個(gè)RET有意義嗎？也對，通常情況下確實(shí)沒意義，因?yàn)橐呀?jīng)跳轉(zhuǎn)到別的地方了嘛，后面再寫什么指令也不會被執(zhí)行了。不過，用作任務(wù)切換的JMP指令卻不太一樣，在切換任務(wù)之后，再返回這個(gè)任務(wù)的時(shí)候，程序會從這條JMP指令之后恢復(fù)運(yùn)行，也就是執(zhí)行JMP后面的RET，從匯編語言函數(shù)返回，繼續(xù)運(yùn)行C語言主程序。
另外，如果far-JMP指令是用作任務(wù)切換的話，地址段（冒號前面的4*8的部分）要指向TSS這一點(diǎn)比較重要，而偏移量（冒號后面的0的部分）并沒有什么實(shí)際作用，會被忽略掉，一般來說像這樣寫0就可以了。
現(xiàn)在我們需要在HariMain的某個(gè)地方來調(diào)用taskswitch()，可到底該寫在哪里呢？唔，有了，就放在顯示"10[sec]"的語句后面好了。也就是說，程序啟動10秒以后進(jìn)行任務(wù)切換。
本次的HariMain節(jié)選
} else if (i == 10) { /* 10秒計(jì)時(shí)器*/
putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 64, COL8_FFFFFF, COL8_008484, "10[sec]", 7);
taskswitch4(); /*這里！ */
} else if (i == 3) { /* 3秒計(jì)時(shí)器 */
大功告成了？不對，我們還沒準(zhǔn)備好tss_b呢。在任務(wù)切換的時(shí)候需要讀取tss_b的內(nèi)容，因此我們得在TSS中定義好寄存器的初始值才行。
本次的HariMain節(jié)選
tss_b.eip = (int) &task_b_main;
tss_b.eflags = 0x00000202; /* IF = 1; */
tss_b.eax = 0;
tss_b.ecx = 0;
tss_b.edx = 0;
tss_b.ebx = 0;
tss_b.esp = task_b_esp;
tss_b.ebp = 0;
tss_b.esi = 0;
tss_b.edi = 0;
tss_b.es = 1 * 8;
tss_b.cs = 2 * 8;
tss_b.ss = 1 * 8;
tss_b.ds = 1 * 8;
tss_b.fs = 1 * 8;
tss_b.gs = 1 * 8;
乍看之下，貌似會有很多看不懂的地方吧，我們從后半段對寄存器賦值的地方開始看。這里我們給cs置為GDT的2號，其他寄存器都置為GDT的1號，asmhead.nas的時(shí)候也是一樣的。也就是說，我們這次使用了和bootpack.c相同的地址段。當(dāng)然，如果你用別的地址段也沒問題，不過這次我們只是想隨便做個(gè)任務(wù)切換的實(shí)驗(yàn)而已，這種麻煩的事情還是以后再說吧。
繼續(xù)看剩下的部分，關(guān)于eflags的賦值，如果把STI后的EFLAGS的值通過io_load_eflags賦給變量的話，該變量的值就顯示為0x00000202，因此在這里就直接使用了這個(gè)值，僅此而已。如果還有看不懂的地方，大概就是eip和esp的部分了吧。
在eip中，我們需要定義在切換到這個(gè)任務(wù)的時(shí)候，要從哪里開始運(yùn)行。在這里我們先把task_b_main這個(gè)函數(shù)的內(nèi)存地址賦值給它。
本次的bootpack.c節(jié)選
void task_b_main(void)
{
for (;;) { io_hlt(); }
}
這個(gè)函數(shù)只執(zhí)行了一個(gè)HLT，沒有任何實(shí)際作用，后面我們會對它進(jìn)行各種改造，現(xiàn)在就先這樣吧。
task_b_esp是專門為任務(wù)B所定義的棧。有人可能會說，直接用任務(wù)A的棧不就好了嗎？那可不行，如果真這么做的話，棧就會混成一團(tuán)，程序也無法正常運(yùn)行。
本次的HariMain節(jié)選
int task_b_esp;
task_b_esp = memman_alloc_4k(memman, 64 * 1024) + 64 * 1024;
總之先寫成這個(gè)樣子了。我們?yōu)槿蝿?wù)B的棧分配了64KB的內(nèi)存，并計(jì)算出棧底的內(nèi)存地址。請各位回憶一下向棧PUSH數(shù)據(jù)（入棧）的動作，ESP中存入的應(yīng)該棧末尾的地址，而不是棧開頭的地址。
好了，我們已經(jīng)講解得夠多了，現(xiàn)在總算是萬事俱備啦，馬上"make run"一下吧。這個(gè)程序如果運(yùn)行正常的話應(yīng)該是什么樣子呢？嗯，啟動之后的10秒內(nèi)，還是跟以前一樣的，10秒一到便執(zhí)行任務(wù)切換，task_b_main開始運(yùn)行。因?yàn)閠ask_b_main只有一句HLT，所以接下來程序就全部停止了，鼠標(biāo)和鍵盤也應(yīng)該都沒有反應(yīng)了。
唔……這樣看起來好像很無聊啊，算了，總之我們先來"make run"吧。10秒鐘的等待還真是漫長……哇！停了停了！
看來我們的首次任務(wù)切換獲得了圓滿成功。
……
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