仿照ucore来实现一个自己的内核
硬件无关的内核
之前已经完成了ucore的所有lab，但是很多代码都是实现好的，且有很多细节没有去了解。所以做的时候就想着能不能一边做lab，一边按照自己的想法去实现(抄)一个更简单的玩具级操作系统内核呢？
操作系统本身模块很多，且软件硬件相互依赖，而且还需要对硬件实现各种驱动，还需要对CPU寄存器、架构有比较多的了解。
由于写一个内核本就是一时兴起，且扎入硬件中也非我本意，所以打算直接实现一个与硬件无关的内核。
实现硬件无关的最简单方式就是基于硬件抽象层，把内核扔在这上面运行。单片机厂商是会提供硬件抽象层的，所以这个内核可以直接实现在单片机上。且单片机有中断、定时器等丰富的外设，实现一个内核是绰绰有余。
因此，我打算基于stm32f103c8t6来实现一个操作系统内核，它有64KB的FLash和20KB的RAM。
顺便一提，单片机上有freerots等实时操作系统内核，是可以借鉴的好资源
内核的结构与实现手段
内核的结构与实现手段与ucore类似，但是由于是硬件无关的，所以不需要考虑硬件的细节。内核主要由以下几部分组成：
- 中断系统
硬件抽象层会提供中断服务函数，因为要仿照ucore，我们把所有的中断都发送到一个trap函数上处理。
同时需要有时间片中断，这个可以用一个定时器来实现。
还可以实现一个伪中断，用于系统调用。这个我是使用一个外部引脚的中断来实现的(先把系统调用编号放入一个环境变量中，然后触发外部中断来实现)。
- 内存管理
由于单片机会把外设的寄存器映射到存储器上，这取决于单片机的存储器映像图，且单片机的内存管理都是访问物理地址，没有虚拟地址这一说。
上图就是存储器映像，可以看到SRAM的地址是0x20000000开始的一段连续的地址，大小为20KB。由于总内存比较小，所以物理页面选择256B，这样就有80个物理页面。但是因为硬件上不支持虚拟内存的功能，所以虚拟内存这一块只能阉割一下了。
但是按照页来管理物理内存的颗粒度太大，很浪费，所以需要实现一个更加精细的内存管理方案。
因为没有虚拟内存，缺页中断、页表、页面置换、页面权限控制都不存在了，这里阉割其实还是挺大的，好在这些也不是很困难，缺就缺吧
- 线程管理
类似ucore，这个内核也没有进程，只存在线程。需要为每个线程提供描述结构，同时还需要支持上下文切换等等(涉及到一部分汇编)。
线程可以将自己挂起，或者是因为时间片用完而被挂起。时间片中断则是通过定时器来实现的。
- 同步量、互斥
有了线程的管理的内容，这部分还是比较好实现的。
- 文件系统
为了实现一个文件系统，决定把20KB的内存，分为16KB+4KB。其中4KB伪装成磁盘，内容将是在内核启动后固定动态生成。同时可以串口读取这部分内容，以检查文件写入读取创建是否正确。
但是由于不支持虚拟内存，所以文件系统的实现也是阉割的，只能实现一个简单的文件系统，只支持文件的读写，不支持动态加载程序。
当然这个文件系统比较简单，没有虚拟文件系统那一坨。
其实我现在基本上写完了，但是跑起来的时候似乎存在非常诡异的bug，还在调试中....