清華大學(xué)操作系統(tǒng)lab1-實驗報告

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦清華大學(xué)操作系統(tǒng)lab1_實驗報告試驗1：系統(tǒng)軟件啟動過程

練習(xí)1：

(1)操作系統(tǒng)鏡像文件ucore.img是如何一步一步生成的?

在命令行中輸入“makeV=”

1、首先把C的源代碼舉行編譯成為.o文件，也就是目標(biāo)文件（紅色方框內(nèi)）

2、ld命令將這些目標(biāo)文件改變成可執(zhí)行文件，比如此處的bootblock.out（綠色方框內(nèi)）

3、dd命令把bootloder放到ucore.imgcount的虛擬硬盤之中

4、還生成了兩個軟件，一個是Bootloader，另一個是kernel。

(2)一個被系統(tǒng)認(rèn)為是符合規(guī)范的硬盤主引導(dǎo)扇區(qū)的特征：

在/lab1/tools/sign.c中我們可以了解到

規(guī)范的硬盤引導(dǎo)扇區(qū)的大小為512字節(jié)，硬盤結(jié)束標(biāo)志位55AA

練習(xí)2：

（1）從CPU加電后執(zhí)行的第一條指令開頭,單步跟蹤BIOS的執(zhí)行

改寫Makefile文件

lab1-mon:$(UCOREIMG)

$(V)$(TERMINAL)-e"$(QEMU)-S-s-din_asm-D$(BINDIR)/q.log-monitorstdio-hda$DS:DataSegment

movw%ax,%es#->ES:ExtraSegment

movw%ax,%fs#->FS

movw%ax,%gs#->GS

movw%ax,%ss#->SS:StackSegment

#設(shè)置堆棧

movl$0x0,%ebp

movl$start,%esp#棧頂為0x7c00

#進(jìn)入bootmain，不再返回

callbootmain

spin:

jmpspin

練習(xí)4：分析bootloader加載ELF格式的OS的過程

讀一個扇區(qū)的流程可參看bootmain.c中的readsect函數(shù)實現(xiàn)。大致如下:

1.讀I/O地址0x1f7,等待磁盤預(yù)備好;

2.寫I/O地址0x1f2~0x1f5,0x1f7,發(fā)出讀取第offseet個扇區(qū)處的磁盤數(shù)據(jù)的命令;

3.讀I/O地址0x1f7,等待磁盤預(yù)備好;

4.延續(xù)讀I/O地址0x1f0,把磁盤扇區(qū)數(shù)據(jù)讀到指定內(nèi)存。

staticvoid

readsect(void*dst,uint32_tsecno){

//waitfordisktobeready

waitdisk();

outb(0x1F2,1);//count=1

outb(0x1F3,secno

outb(0x1F4,(secno>>8)

outb(0x1F5,(secno>>16)

outb(0x1F6,((secno>>24)

outb(0x1F7,0x20);//cmd0x20-readsectors

//waitfordisktobeready

waitdisk();

//readasector

insl(0x1F0,dst,SECTSIZE/4);

}

該函數(shù)封裝在readseg函數(shù)中，該函數(shù)完成讀取隨意的長度。

Notice:uint32_tsecno=(offset/SECTSIZE)+1;#0號扇區(qū)已被引導(dǎo)占用。

最后在bootmain函數(shù)中完成加載ELF格式os的操作：

1:讀取ELF的頭部

2:推斷ELF文件是否是合法

3:將描述表的頭地址存在ph

4:根據(jù)描述表將ELF文件中數(shù)據(jù)載入內(nèi)存

5:按照ELF頭部儲存的入口信息，找到內(nèi)核的入口(不再返回)

Notice：可能會浮現(xiàn)內(nèi)存長度>文件長度的現(xiàn)象

多讀入部分包含bss節(jié)，需要清0

練習(xí)5：實現(xiàn)函數(shù)調(diào)用堆棧跟蹤函數(shù)

print_stackframe(void){

uint32_tebp=read_ebp(),eip=read_eip();

inti,j;

for(i=0;ebp!=0i++){

cprintf("ebp:0x%08xeip:0x%08xargs:",ebp,eip);

uint32_t*args=(uint32_t*)ebp+2;

//(uint32_t)callingarguments[0..4]=thecontentsinaddress(unit32_t)ebp+2[0..4]

for(j=0;jtf_cs!=USER_CS){

switchk2u=*tf;

switchk2u.tf_cs=USER_CS;

switchk2u.tf_ds=switchk2u.tf_es=switchk2u.tf_ss=USER_DS;

switchk2u.tf_esp=(uint32_t)tf+sizeof(structtrapframe)-8;

//在執(zhí)行int120前系統(tǒng)在核心態(tài)，int不會引起棧的切換

switchk2u.tf_eflags|=FL_IOPL_MASK;

*((uint32_t*)tf-1)=(uint32_t)

}

break;

最后iret時返回5個值。

(2)用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)：

lab1_switch_to_kernel(void){

asmvolatile(

"int%0\n"

"movl%%ebp,%%esp\n"

:

:"i"(T_SWITCH_TOK)

);

}

caseT_SWITCH_TOK:

if(tf->tf_cs!=KERNEL_CS){

tf->tf_cs=KERNEL_CS;

tf->tf_ds=tf->tf_es=KERNEL_DS;

tf->tf_eflags

//定位暫時棧的棧頂

switchu2k=(structtrapframe*)(tf->tf_esp-(sizeof(structtrapframe)-8));

//復(fù)制

memmove(switchu2k,tf,sizeof(structtrapframe)-8);

//在執(zhí)行int120前系統(tǒng)在核心態(tài)，int會引起棧的切換，iret不會引起

//棧的切換

*((uint32_t*)tf-1)=(uint32_t)switchu2k;

/*設(shè)置暫時棧,指向switchu2k,這樣iret