清华大学操作系统lab1-实验报告

千里之行，始于足下让知识带有温度。第第2页/共2页精品文档推荐清华大学操作系统lab1_实验报告试验1：系统软件启动过程

练习1：

(1)操作系统镜像文件ucore.img是如何一步一步生成的?

在命令行中输入“makeV=”

1、首先把C的源代码举行编译成为.o文件，也就是目标文件（红色方框内）

2、ld命令将这些目标文件改变成可执行文件，比如此处的bootblock.out（绿色方框内）

3、dd命令把bootloder放到ucore.imgcount的虚拟硬盘之中

4、还生成了两个软件，一个是Bootloader，另一个是kernel。

(2)一个被系统认为是符合规范的硬盘主引导扇区的特征：

在/lab1/tools/sign.c中我们可以了解到

规范的硬盘引导扇区的大小为512字节，硬盘结束标志位55AA

练习2：

（1）从CPU加电后执行的第一条指令开头,单步跟踪BIOS的执行

改写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

#设置堆栈

movl$0x0,%ebp

movl$start,%esp#栈顶为0x7c00

#进入bootmain，不再返回

callbootmain

spin:

jmpspin

练习4：分析bootloader加载ELF格式的OS的过程

读一个扇区的流程可参看bootmain.c中的readsect函数实现。大致如下:

1.读I/O地址0x1f7,等待磁盘预备好;

2.写I/O地址0x1f2~0x1f5,0x1f7,发出读取第offseet个扇区处的磁盘数据的命令;

3.读I/O地址0x1f7,等待磁盘预备好;

4.延续读I/O地址0x1f0,把磁盘扇区数据读到指定内存。

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);

}

该函数封装在readseg函数中，该函数完成读取随意的长度。

Notice:uint32_tsecno=(offset/SECTSIZE)+1;#0号扇区已被引导占用。

最后在bootmain函数中完成加载ELF格式os的操作：

1:读取ELF的头部

2:推断ELF文件是否是合法

3:将描述表的头地址存在ph

4:根据描述表将ELF文件中数据载入内存

5:按照ELF头部储存的入口信息，找到内核的入口(不再返回)

Notice：可能会浮现内存长度>文件长度的现象

多读入部分包含bss节，需要清0

练习5：实现函数调用堆栈跟踪函数

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;

//在执行int120前系统在核心态，int不会引起栈的切换

switchk2u.tf_eflags|=FL_IOPL_MASK;

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

}

break;

最后iret时返回5个值。

(2)用户态切换到内核态：

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

//定位暂时栈的栈顶

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

//复制

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

//在执行int120前系统在核心态，int会引起栈的切换，iret不会引起

//栈的切换

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

/*设置暂时栈,指向switchu2k,这样iret