寻找64位环境下类Real-mode的独占单核心全硬件访问运行方案

方案1：最小裁剪Linux系统（最易落地，兼容C程序开发习惯） #

这个方案基于常规Linux内核深度裁剪，完全砍掉冗余组件，实现接近裸金属的运行效果：

• 内核定制：使用make menuconfig关闭所有不需要的驱动、文件系统、网络栈、调试功能，仅保留必要的x86_64架构支持、串口/显示输出、/dev/mem支持。
• 核心隔离配置：内核启动参数添加isolcpus=2 nohz_full=2 rcu_nocbs=2（示例中隔离编号为2的CPU核心，可根据你的硬件调整），实现该核心完全脱离系统调度器管理，内核线程、用户进程默认不会跑到该核心运行。
• 无后台进程根文件系统：用Buildroot构建仅包含你的测试程序的最小根文件系统，设置init进程直接启动你的测试程序，无需shell、服务等任何冗余组件，系统启动后仅运行你的程序。
• 特权与资源访问配置：
  • 测试程序使用sched_setscheduler系统调用设置为SCHED_FIFO实时调度，优先级设为最高的99，同时调用prctl(PR_SET_TIMERSLACK, 0)关闭时间片松弛。
  • 调用mmap映射/dev/mem，可直接访问全部64位物理地址空间，若需要关闭虚拟地址映射可结合CONFIG_HUGETLB_PAGE配置实现大页独占，或直接修改页表关闭虚拟地址转换。
  • 程序内可直接调用asm volatile("cli")关闭本地CPU中断，完全消除抢占、时钟中断干扰，运行效果和实模式完全一致，同时支持64位全地址访问。

方案2：Unikernel单镜像引导（最接近实模式运行效果） #

直接将你的C程序和最小的硬件抽象层编译为可直接引导的 unikernel 镜像，无需独立操作系统：

• 使用Unikraft框架，仅选择x86_64架构支持、串口输出两个必要组件，和你的C代码一起编译为单个可引导的ISO镜像。
• 该镜像直接在裸机上引导启动后，系统直接运行你的测试程序，没有调度器、没有其他进程/线程、没有虚拟地址转换（默认可配置为直接物理地址访问），完全独占所有CPU、内存资源，支持完整64位地址空间访问，无任何额外开销。

方案3：UEFI应用程序（开发成本最低） #

直接将测试程序编译为UEFI运行时应用：

• 基于EDK2开发环境编写64位UEFI C程序，UEFI运行在x86_64长模式下，默认就可以访问全部物理地址空间，没有任何操作系统层的调度、抢占。
• 编译生成的.EFI文件可以直接放在FAT32格式的U盘中，从UEFI Shell引导运行，整个环境只有你的程序在运行，完全独占单个CPU核心，需要多核心操作也可以直接操作寄存器实现。

注意：所有需要直接操作物理地址、关闭中断的操作都需要程序运行在Ring 0特权级，上述三个方案默认都支持该权限要求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ds_2001