操作系统的秘密

(一)计算机的三大法宝

  • 存储程序计算机;

  • 函数调用堆栈机制;

  • 中断机制。

(二)堆栈

(1)堆栈的作用

  • 记录函数调用框架;

  • 传递函数参数;

  • 保存返回值的地址;

  • 提供局部变量存储空间。

(2)堆栈操作

  • push:栈顶地址减少4个字节,然后将操作数亚茹栈顶存储单元;

  • pop:栈顶地址增加4个字节,然后将栈顶存储的内容放回原寄存器。

(3)相关寄存器

  • ESP:堆栈指针(stack pointer),用于指向栈顶。

  • EBP:基址指针(base pointer),用于记录当前函数调用的基址。

  • EAX:累加寄存器(Extended accumulator register),用于存储返回值。

  • CS:EIP:用于指向下一条指令地址,它的实用有几种不同情形:

    顺序执行:总是指向地址连续的下一条指令;

    跳转/分支:执行这样的指令时,CS:EIP的值会根据程序需要被修改;

    call:将当前存储的值压入栈顶,然后指向被调用函数的入口地址;

    ret:原来保存的值从栈顶弹出,回到CS:EIP中。

  • 现在谈一下个人对调用函数框架的理解

    调用者用call指令来实现函数调用,接下来生成一个新的堆栈给被调用者使用,

    这个过程涵盖两步——建立堆栈框架和清空堆栈拆除框架,它们由enter和leave

    两个指令实现。

(三)中断

没有中断机制之前,计算机只能一个个地执行程序(批处理),而无法实现并发工作。

现在写一个时间片轮转调度的操作系统内核(使用到函数调用堆栈和内嵌汇编):

(1)使用实验楼的虚拟机打开shell,启动内核

(2)运行效果如下

(3)查看mymain.c和myinterrupt.c





(4)代码分析

  • mymain.c

tPCB task[MAX_TASK_NUM];   /*数组*/
tPCB * my_current_task = NULL;
volatile int my_need_sched = 0;
void my_process(void);
void __init my_start_kernel(void) /*初始化进程*/
{
int pid = 0;
int i;
task[pid].pid = pid;
task[pid].state = 0;
task[pid].task_entry = task[pid].thread.ip = (unsigned long)my_process;
task[pid].thread.sp = (unsigned long)&task[pid].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];/*ESP指向栈顶*/
task[pid].next = &task[pid];
for(i=1;i<MAX_TASK_NUM;i++)
{
memcpy(&task[i],&task[0],sizeof(tPCB));
task[i].pid = i;
task[i].state = -1;
task[i].thread.sp = (unsigned long)&task[i].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];
task[i].next = task[i-1].next; /*将进程加到进程列表尾部*/
task[i-1].next = &task[i];
}
pid = 0;
my_current_task = &task[pid];
asm volatile(
"movl %1,%%esp\n\t"
"pushl %1\n\t" /*EBP入栈*/
"pushl %0\n\t" /*task[pid].thread.ip入栈*/
"ret\n\t"
"popl %%ebp\n\t" /*EBP出栈*/
:
: "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp)
);
}
void my_process(void)
{
int i = 0;
while(1)
{
i++;
if(i%10000000 == 0)
{
printk(KERN_NOTICE "this is process %d -\n",my_current_task->pid);
/*循环10000000次之后判断是否需要调度*/
if(my_need_sched == 1)
{
my_need_sched = 0;
my_schedule();
}
printk(KERN_NOTICE "this is process %d +\n",my_current_task->pid);
}
}
}

总结

当一个中断信号发生时,CPU把当前正在执行的EIP寄存器压栈,后把EIP指向中断程序入口保护

现场。等结束后在恢复现场,恢复EIP寄存器,继续执行下一条指令,这使多个程序能够实现并发

工作。套用到实验中就是进程的切换,进程在执行的过程中,当时间片用完需要进行进程切换时,

需要先保存当前的今晨执行的上下文环境,下次进程被调度时,需要恢复进程,以此实现多道程

序的并发执行。

2019-2020-1 20199305《Linux内核原理与分析》第三周作业的更多相关文章

  1. 2019-2020-1 20199329《Linux内核原理与分析》第九周作业

    <Linux内核原理与分析>第九周作业 一.本周内容概述: 阐释linux操作系统的整体构架 理解linux系统的一般执行过程和进程调度的时机 理解linux系统的中断和进程上下文切换 二 ...

  2. 2019-2020-1 20199329《Linux内核原理与分析》第二周作业

    <Linux内核原理与分析>第二周作业 一.上周问题总结: 未能及时整理笔记 Linux还需要多用 markdown格式不熟练 发布博客时间超过规定期限 二.本周学习内容: <庖丁解 ...

  3. 20169212《Linux内核原理与分析》第二周作业

    <Linux内核原理与分析>第二周作业 这一周学习了MOOCLinux内核分析的第一讲,计算机是如何工作的?由于本科对相关知识的不熟悉,所以感觉有的知识理解起来了有一定的难度,不过多查查资 ...

  4. 20169210《Linux内核原理与分析》第二周作业

    <Linux内核原理与分析>第二周作业 本周作业分为两部分:第一部分为观看学习视频并完成实验楼实验一:第二部分为看<Linux内核设计与实现>1.2.18章并安装配置内核. 第 ...

  5. 2018-2019-1 20189221 《Linux内核原理与分析》第九周作业

    2018-2019-1 20189221 <Linux内核原理与分析>第九周作业 实验八 理理解进程调度时机跟踪分析进程调度与进程切换的过程 进程调度 进度调度时机: 1.中断处理过程(包 ...

  6. 2017-2018-1 20179215《Linux内核原理与分析》第二周作业

    20179215<Linux内核原理与分析>第二周作业 这一周主要了解了计算机是如何工作的,包括现在存储程序计算机的工作模型.X86汇编指令包括几种内存地址的寻址方式和push.pop.c ...

  7. 2019-2020-1 20209313《Linux内核原理与分析》第二周作业

    2019-2020-1 20209313<Linux内核原理与分析>第二周作业 零.总结 阐明自己对"计算机是如何工作的"理解. 一.myod 步骤 复习c文件处理内容 ...

  8. 2018-2019-1 20189221《Linux内核原理与分析》第一周作业

    Linux内核原理与分析 - 第一周作业 实验1 Linux系统简介 Linux历史 1991 年 10 月,Linus Torvalds想在自己的电脑上运行UNIX,可是 UNIX 的商业版本非常昂 ...

  9. 《Linux内核原理与分析》第一周作业 20189210

    实验一 Linux系统简介 这一节主要学习了Linux的历史,Linux有关的重要人物以及学习Linux的方法,Linux和Windows的区别.其中学到了LInux中的应用程序大都为开源自由的软件, ...

  10. 2018-2019-1 20189221《Linux内核原理与分析》第二周作业

    读书报告 <庖丁解牛Linux内核分析> 第 1 章 计算工作原理 1.1 存储程序计算机工作模型 1.2 x86-32汇编基础 1.3汇编一个简单的C语言程序并分析其汇编指令执行过程 因 ...

随机推荐

  1. android 引入一个布局库后该有的操作

    背景 引入一个布局库:com.zhy:percent-support-extends 然后sync now 成功了,也就是同步成功了. 然而开始使用的时候报告了: The following clas ...

  2. Android app targetSdk升级到27碰到的一个bug补充说明

    版权声明:本文为xing_star原创文章,转载请注明出处! 本文同步自http://javaexception.com/archives/203 完美解决google nexus设备全面屏主题cra ...

  3. 腾讯 Techo 开发者大会首发来袭!云原生中间件技术实践等你来!

    腾讯 Techo 开发者大会是由腾讯云发起的面向全球开发者和技术爱好者的年度盛会,2019 年 11 月 6 日 - 7 日将在北京嘉里大酒店首次召开. 作为一个专注于前沿技术研讨的非商业大会,Tec ...

  4. 关于web.xml配置的那些事儿

    参考文章:重新认识web.xml

  5. 08. Go 语言包(package)

    Go 语言包(package) Go 语言的源码复用建立在包(package)基础之上.Go 语言的入口 main() 函数所在的包(package)叫 main,main 包想要引用别的代码,必须同 ...

  6. Django生命周期

    以下信息是个人理解所得,如要转载,请注明转载处! 生命周期?很多人会问生命周期是什么?Django也有生命周期吗?他就是一个框架呀. 我们先来说一说一个西瓜的生命周期,一个西瓜刚开始只是一个种子,种到 ...

  7. Python 周刊第 418 期

    新闻 PyCon US 2020 开始接受财务赞助! https://pycon.blogspot.com/2019/10/financial-aid-launches-for-pycon-us-20 ...

  8. 编码方式ASCII、GBK、Unicode、UTF-8比较

    文章内容深度较浅,详细了解可到下链接:https://blog.csdn.net/QuinnNorris/article/details/78705723; 总结了以下几种编码方式: ASCII.GB ...

  9. github用户注册和仓库创建

    访问github官网:https://github.com/,点击注册进入注册页面 输入用户名,电子邮箱和密码后点击下一步 邮箱验证,收到github的验证邮箱,打开后点击验证 选择个人计划 创建仓库 ...

  10. C# 使用NAudio合并mp3、wav音频文件

    1.什么是wav格式    WAV为微软公司(Microsoft)开发的一种声音文件格式,它符合RIFF(Resource Interchange File Format)文件规范,用于保存Windo ...