本书是一本与作业系统理论教材相配套的实践教材。全书主要介绍了GeekOS教学作业系统的设计原理和精心为学生设计的7个设计项目。这7个项目涵盖了作业系统所有重要的原理和机制，通过这些项目的设计与实现，可以很好地帮助学生深入了解作业系统核心设计及其工作原理。

本书共分为两部分：第一部分主要介绍GeekOS作业系统、课程设计环境的搭建以及一些重要的源档案的代码及注释；第二部分是对GeekOS项目设计的指导——核心编译运行、核心执行绪管理、用户级执行绪管理、进程调度算法、分页存储管理、档案系统设计和多用户档案系统访问控制等。

本书既可以作为高等院校计算机相关专业作业系统课程的实践教材，也可以供相关专业的技术人员参考使用。

第1章 GeekOS教学作业系统概论

1.1 引言

1.2 GeekOS教学作业系统

1.2.1 GeekOS概述

1.2.2 GeekOS的存储器管理

1.2.3 GeekOS支持的设备

1.2.4 GeekOS的中断和执行绪

1.2.5 GeekOS系统引导和初始化

1.2.6 GeekOS系统原始码结构和设计项目

第2章 课程设计开发环境

2.1 Cygwin介绍

2.1.1 Cygwin简述

2.1.2 Cygwin安装与设定

2.1.3 Cygwin使用

2.2 安装Linux

2.2.1 安装虚拟机

2.2.2 在虚拟机上安装Linux

2.2.3 安装VMware Tools和实现档案共享

2.3 工具软体

2.3.1 GNU gcc编译器

2.3.2 NASM彙编器

2.3.3 GNU gdb调试器

2.4 Bochs PC 模拟器

2.4.1 Bochs安装和使用

2.4.2 在Bochs中运行GeekOS

第3章 make工具和makefile规则

3.1 makefile档案

3.1.1 makefile档案内容

3.1.2 makefile规则

3.1.3 makefile档案示例

3.1.4 make工作原理

3.1.5 makefile宏

3.1.6 make隐含规则

3.1.7 clean命令的套用

3.2 GeekOS的makefile档案

第4章 PC启动原理及GeekOS启动程式

4.1 PC启动原理

4.1.1 计算机系统启动

4.1.2 引导程式

4.1.3 核心程式导入

4.2 保护模式

4.2.1 保护模式

4.2.2 实模式和保护模式

4.2.3 进入保护模式

4.3 GeekOS启动程式分析

4.3.1 fd_boot.asm代码分析

4.3.2 setup.asm代码分析

4.3.3 lowlevel.asm代码分析

第5章 GeekOS进程管理

5.1 GeekOS进程状态及转换

5.2 GeekOS核心进程

5.2.1 核心进程控制块

5.2.2 GeekOS系统中最早的核心进程

5.2.3 核心进程对象

5.3 进程调度

5.3.1 核心进程切换

5.3.2 用户进程切换

5.3.3 GeekOS进程调度策略

5.4 核心进程主要操作函式

5.4.1 Init_Thread函式

5.4.2 Create_Thread函式

5.4.3 Destroy_Thread函式

5.4.4 Reap_Thread函式

5.4.5 Detach_Thread函式

5.4.6 Start_Kernel_Thread函式

5.4.7 Setup_Kernel_Thread 函式

5.4.8 Make_Runnable函式

5.4.9 Make_Runnable_Atomic函式

5.4.10 Get_Current函式

5.4.11 Get_Next_Runnable函式

5.4.12 Schedule函式

5.4.13 Join 函式

5.4.14 Lookup_Thread函式

5.4.15 Wait函式

5.4.16 Wake_Up函式

5.4.17 Wake_Up_One函式

5.4.18 Dump_All_Thread_List函式

第6章 GeekOS分页存储管理

6.1 存储器分页管理机制

6.2 线性地址到物理地址的转换

6.2.1 映射表结构

6.2.2 表项格式

6.2.3 线性地址到物理地址的转换

6.2.4 不存在的页表

6.2.5 页的共享

6.3 页级保护和虚拟存储器支持

6.3.1 页级保护

6.3.2 虚拟存储器技术

6.4 页故障

6.5 GeekOS分页系统数据结构

6.5.1 页目录表和页表项数据结构

6.5.2 物理页数据结构和页状态

6.6 GeekOS分页系统主要操作函式

6.6.1 Alloac_Page函式

6.6.2 Alloac_Pageable_Page函式

6.6.3 Find_Page_To_Page_Out函式

6.6.4 Free_Page函式

6.6.5 Page_Fault_Handler函式

6.6.6 Print_Fault_Info函式

第7章 GeekOS档案系统

7.1 GeekOS档案系统框架

7.2 虚拟档案系统层

7.3 高速缓冲区

7.4 PFAT档案系统

7.5 PFAT档案系统操作函式

7.5.1 Copy_Stat函式

7.5.2 PFAT_FStat函式

7.5.3 PFAT_Read函式

7.5.4 PFAT_Write函式

7.5.5 PFAT_Seek函式

7.5.6 PFAT_Read_Entry函式

7.5.7 PFAT_Lookup函式

7.5.8 Get_PFAT_File函式

7.5.9 PFAT_Open 函式

7.5.10 PFAT_Open_Directory函式

7.5.11 PFAT_Mount函式

7.5.12 Init_PFAT函式

7.5.13 Register_Filesystem函式

7.6 虚拟档案系统函式

7.6.1 Unpack_Path 函式

7.6.2 Lookup_Filesystem函式

7.6.3 Lookup_Mount_Point函式

7.6.4 Format函式

7.6.5 Mount函式

7.6.6 Open函式

7.6.7 Do_Open函式

7.6.8 Close函式

7.6.9 Read函式

7.6.10 Write函式

7.6.11 Seek函式

7.6.12 Create_Directory函式

7.6.13 Delete函式

第8章 GeekOS设计项目0

8.1 项目设计目的

8.2 项目设计要求

8.3 GeekOS键盘处理函式

8.4 项目设计提示

第9章 GeekOS设计项目1

9.1 项目设计目的

9.2 项目设计要求

9.3 ELF档案格式

9.3.1 执行档

9.3.2 ELF（可执行连线格式）

9.3.3 ELF Header

9.3.4 程式头部（Program Header）

9.3.5 节区头部表格（section header table）

9.4 用户可执行程式装入

9.5 项目设计提示

第10章 GeekOS设计项目2

10.1 项目设计目的

10.2 项目设计要求

10.3 项目设计提示

10.3.1 GeekOS的用户态进程

10.3.2 用户态进程空间

10.3.3 用户堆叠空间初始化

10.3.4 用户态进程创建

第11章 GeekOS设计项目3

11.1 项目设计目的

11.2 项目设计要求

11.3 项目设计提示

11.3.1 GeekOS进程调度处理过程

11.3.2 四级反馈伫列调度策略实现

11.3.3 进程调度策略评价

11.3.4 GeekOS系统中的进程同步

第12章 GeekOS设计项目4

12.1 项目设计目的

12.2 项目设计要求

12.3 项目设计提示

12.3.1 为核心程式空间建立页表

12.3.2 为用户进程建立页表

12.3.3 请求分页技术实现

12.3.4 进程终止处理

12.3.5 系统完善处理

第13章 GeekOS设计项目5

13.1 项目设计目的

13.2 项目设计要求

13.3 项目设计提示

13.3.1 GOSFS磁碟格式

13.3.2 档案与目录

13.3.3 GOSFS档案系统数据结构和操作

参考文献