smw*_*dia 6 linux windows operating-system kernel
我正在做一个操作系统实验。到目前为止，我的所有代码都使用实模式 BIOS 中断来操作硬盘和软盘。但是一旦我的代码启用保护模式，所有实模式 BIOS 中断服务例程都将不可用。
我有一种感觉，我现在需要做一些硬件驱动程序。我对吗？这就是操作系统如此难以开发的原因吗？
我知道硬件是通过读取和写入某些控制或数据寄存器来控制的。例如，我知道硬盘的“命令块寄存器”范围从0x1F0到0x1F7. 我想知道这么多不同硬件设备的寄存器地址在不同平台上是否一致？或者我必须在使用它们之前检测到它吗？我该怎么做？
由于我不确定如何在保护模式下读/写软盘或硬盘，因此在进入保护模式之前，我必须使用 BIOS 中断从软盘加载所有必需的内核文件。如果我的内核文件超过了实模式 1M 的空间限制，我该怎么办？
CPU处于保护模式时如何读/写硬盘？
我有一种感觉，我现在需要做一些硬件驱动程序。我对吗？
严格来讲; （取决于您的要求）“需要”可能太强了——理论上您可以切换回实模式以使用 BIOS 功能，或者使用 virtual8086 监视器，或者编写一个解释器来解释固件指令而不是直接执行它们。
然而，BIOS 很糟糕（专为“一次只能发生一件事”的环境而设计，完全不适合现代系统，因为它期望所有设备都能同时做有用的工作），而且 BIOS 是不推荐使用（由 UEFI 取代），并且当它无法控制硬件时很难将某些东西称为操作系统（因为固件仍然可以控制硬件）。
请注意，如果您继续使用 BIOS 功能；各种硬件（中断控制器、各种设备的 PCI 配置空间、任何 PCI 桥、计时器等）的状态必须符合 BIOS 的期望。这意味着您将被迫接受巨大的限制（例如永远无法正确使用 IO APIC 等），因为它会破坏其他预先存在的代码使用的 BIOS 功能，或者您将被迫执行大量的工作使 BIOS 满意（模拟各种硬件，因此 BIOS 认为硬件仍然处于它期望的状态，即使它不是）。
换句话说; 如果您想要一个好的操作系统，那么您确实需要编写驱动程序；但是如果你只想要一个不能在现代计算机 (UEFI) 上运行的操作系统，有严重的性能问题（“一次只能发生一件事”），要改进就明显困难得多，不支持任何设备BIOS 不支持（例如声卡），也不支持任何类型的“热插拔”（例如插入 USB 设备），那么您不需要编写驱动程序。
这就是操作系统如此难以开发的原因吗？
糟糕的操作系统很容易开发。例如，像 MS-DOS 一样可怕的东西（但与 MS-DOS 不兼容）可能会在 1 个月内被敲打在一起。
使操作系统难以开发的原因是让它变得更好。诸如关注安全性、尝试获得可接受的性能、支持多 CPU、提供容错能力、尝试使其更具前瞻性/可扩展性、提供漂亮的 GUI、创建经过深思熟虑的标准（针对 API 等）、和电源管理 - 这些是使操作系统变得困难的原因。
设备驱动程序增加了难度。在编写驱动程序之前，您需要支持驱动程序所依赖的事物（内存管理、IRQ 处理等 - 可能包括调度程序和某种通信）；然后自动检测设备（例如扫描 PCI 配置空间）并尝试为检测到的任何内容启动驱动程序（可能/希望从文件系统或初始 RAM 磁盘，能够添加/卸载/替换驱动程序而无需重新启动） ; 以及管理设备树的东西 - 例如，当您将“父设备”置于睡眠状态（或“父设备”有硬件故障，或其驱动程序崩溃，或设备已拔下）。当然，那么你需要编写设备驱动程序，
对于存储设备本身（假设为“80x86 PC”），大约有 8 个标准很重要（ATA/ATAPI、AHCI 和 NVMe；然后是用于 USB 控制器的 OHCI、UHCI、eHCI 和 xHCI，然后是 USB 大容量存储设备规范）。然而，还有各种没有标准的 RAID 控制器和/或 SCSI 控制器（这些控制器中的每一个都需要自己的驱动程序），以及一些过时的东西（软盘控制器、插入软盘控制器或并行端口的磁带驱动器、三张专有 CD -ROM 接口内置于声卡中）。
请理解，支持所有这些并不是目标。目标应该是提供设备驱动程序依赖的东西（如上所述），然后提供描述设备驱动程序接口的规范（可能/希望包括 IO 优先级和同步，以及设备/媒体删除通知，错误处理等）以便其他人可以为您编写设备驱动程序。完成后，您可能会自己实现一些特定的设备驱动程序（例如，最初可能只是 AHCI - 其他所有内容都可以留待很久以后或直到其他人编写）。