【日拱一卒行而不辍20220923】自制操作系统

页目录切换

在任务切换时，通过改变cr3的值来切换页目录，从而改变地址映射关系。

这就是分页的妙处。

由于分页机制的存在，程序使用的都是线性地址空间，而不再是直接的物理地址。

这好像操作系统为应用程序提供了一个不依赖于硬件（物理内存）的平台，应用程序不必关心实际上有多少物理内存，也不必关心正在使用的是那一段内存，甚至不必关心某一个地址是在物理内存里面还是在硬盘中。

操作系统全权负责了这其中的转换工作。

实现每一个进程的平坦线性地址空间意义非凡。

目前这些功能、原理、模式的验证均可以在NASM汇编下进行。

C语言的其实可以在相当晚的时机引入。

如果CPU是一艘船，寄存器是CPU的船桨，内存是CPU的海洋。

汇编语言本质是对CPU寄存器进行修改的编程。

将物理内存和线性内存划分为同等大小的页，一页线性内存可以对应一页真实的物理内存，这样就可以让连续的线性地址对应上不连续的物理地址。

页目录表的物理地址是存放在CR3寄存器中的。

如：

DS寄存器代表数据从哪里来。

ES寄存器代码数据要到哪里去。

mov dl, ds:[bx]
mov es:[bx], dl

打开分页的步骤

如何开启分页机制呢，也简单，分为如下三个步骤：

1、创建页目录表并初始化页内存。  

2、将页目录表地址赋值为CR3。  

3、打开CR0寄存器的PG位。

根据上述打开分页的步骤，可以发现其与GDT/IDT等机制有相同的开启流程：

1、构建描述分层索引关系的数据表项；

2、把数据表项的首地址提交给某寄存器；

3、使能此功能。

完整的一个进程是需要和操作系统配合才能完成正常的工作。

也就是说每一个进程里面应该包含操作系统部分。

Linux下的每一个进程，高1GB的空间就是留给操作系统的，低3GB的空间就是留给进程用户空间自身的。

对于这高1GB的空间，我们并不是每创建一个新的进程，就将操作系统代码给复制到这1GB的空间中，这样显得笨重而且随着进程数的增加会占用更多的内存。

实际上操作系统的代码只有一份，我们每创建一个新的进程，就让该进程的高1GB空间指向操作系统即可。