微型操作系统的设计与实现1.pdf

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1、1MOS微型操作系统的设计与实现李红卫(江苏技术师范学院计算机科学与工程学院，江苏常州213001)摘要：本文介绍一个基于Intel80x86CPU实模式下的多任务微型操作系统MOS的设计与实现。着重阐述了MOS的层次结构、内存布局、引导程序设计、进程管理、上下文切换、信号量管理、内存管理、文件系统、I/O管理、用户接口以及MOS命令处理程序。MOS可作为嵌入式操作系统，它易于扩充和移植。关键字：MOS微型操作系统；层次结构；进程；上下文切换中图分类号：TP316文献标识码：ADesignandImple

2、mentationofMOSMiniOperatingSystemLiHongwei(SchoolofComputerScienceandEngineering,JiangsuTeachersUniversityofTechnology,Changzhou213001,China)Abstract:ThepaperintroducesthedesignandtheImplementationofasimplemulti-taskminioperatingsystem(MOS)basedonIntel80x

3、86CPUrealmodel.ItexpoundsthehierarchicalstructureofMOS,memorylayout,designofbootstrap,processmanagement,contextswitch,semaphoremanagement,memorymanagement,filesystem,I/Omanagement,userinterfaceandMOScommandprocessor.MOScanbeasaembeddedoperatingsystem.It’s

4、extensibleandportable.Keywords:MOSminioperatingsystem;hierarchicalstructure;process;contextswitch1引言在嵌入式系统开发中往往需要一个微型操作系统，而目前常用的操作系统复杂而庞大，为此，本文提出设计一个简单的基于Intel80x86CPU实模式下的多任务实时微型操作系统MOS（MiniOperatingSystem），实现了处理机与进程管理、存储管理、设备管理、文件系统，中断管理等功能，能很好地应用在嵌入式系统

5、开发中。2MOS系统结构及内存布局MOS微型操作系统采用层次式模块化结构，如图1所示。最底层的硬件和硬件之上的ROM-BIOS是PC机本身具有的，MOS依赖于ROM-BIOS。MOS-IOS（MOSInput/OutputSystem）层是MOS系统的输入/输出层，提供了基本的输入/输出功能。在MOS-IOS之上是各种管理模块，包括进程控制、信号量管理、时钟管理、内存管理、文件系统和I/O管理等功能，这些功能通过MOS提供的系统调用为用户程序服务。MOS命令处理程序是用户操作计算机的接口。MOS系统运行于

6、Intel80x86CPU实模式下，可管理的内存空间为1MB，图2是MOS系统内存布局。整个内存空间分为三部分，第一部分是系统空间，从0x00000至0x31fff共200KB；第二部分是用户空间，从0x32000至0x9ffff共440KB；第三部分是PC机保留的空间，从0xa0000至0xfffff共384KB。3MOS引导程序的设计当PC机加电后，首先执行ROM-BIOS初始化系统，然后将引导盘中的引导记录装入内存0x7C00处并执行，由引导记录完成操作系统的加载。MOS系统以1.44MB的3.5寸

7、软磁盘为载体，其引导记录在软盘的0面0道1扇区。本系统充分利用这一扇区的512个字节实现更多的1江苏省高校自然科学研究资助项目：项目名称：RTEMS嵌入式实时操作系统的研究，颁发部门：江苏省教育厅，编号：06KJD520052，项目主请人：李红卫。1功能，通过软中断INT0x90实现读/写磁盘扇区，读/写文件分配表，查找文件簇号等基本功能。图1的MOS-IOS的功能代码包含在引导程序中。引导程序的主要功能是初始化MOS运行环境，把MOS系统装入内存，并将CPU控制权交给MOS，因此，引导程序需要在磁盘中寻

8、找MOS系统文件，找到后将其装入内存并运行。应用程序用户调用MOS系统调用接口MOS命令处理程序MOS系统调用接口进程控信号量管时钟管内存管文件系I/O管制模块理模块理模块理模块统模块理模块MOS-IOSROM-BIOS硬件图1MOS操作系统层次结构0xFFFFFROMBIOS映射区0xF0000其他BIOS映射区0xE0000VGA/其他卡上的ROMBIOS0xC0000视频显示RAM(128KB)0xA0000用户空间(4