操作系统 清华大学ucore操作系统课笔记 全文思维导图 1. 操作系统概述 1.1 什么是操作系统? 操作系统的定义 没有公认的精确定义 一个控制程序 一个系统软件 控制程序执行过程,防止错误和计算机的不当使用 执行用户程序,给用户程序提供各种服务 方便用户使用计算机系统 一个资源管理器 应用程序和硬件之间的中间层 管理各种计算机软硬件资源 提供访问计算机软件硬件资源的高效手段 解决资源访问冲突,保证资源公平使用 操作系统的地位 操作系统软件的组成 shell--命令行接口 GUI--图像用户

一.ucore操作系统介绍 操作系统作为一个基础系统软件,对下控制硬件(cpu.内存.磁盘网卡等外设),屏蔽了底层复杂多样的硬件差异:对上则提供封装良好的应用程序接口,简化应用程序开发者的使用难度.站在应用程序开发人员的角度来看,日常开发中常见的各种关于并发.I/O.程序通信的问题等都和操作系统相关,因此一定程度上了解底层的操作系统工作原理是有必要的. 另一方面,由于操作系统自身功能的复杂性,整体设计一般会有一个好的模块化架构:操作系统作为基础服务,对性能效率的要求也很高,底层会用到许多关于数据

1. ucore lab4介绍 什么是进程? 现代操作系统为了满足人们对于多道编程的需求,希望在计算机系统上能并发的同时运行多个程序,且彼此间互相不干扰.当一个程序受制于等待I/O完成等事件时,可以让出CPU给其它程序使用,令宝贵的CPU资源得到更充分的利用. 操作系统作为大总管需要协调管理各个程序对CPU资源的使用,为此抽象出了进程(Process)的概念.进程顾名思义就是进行中.执行中的程序. 物理层面上,一个CPU核心同一时间只能运行一个程序,或者说一个CPU核心某一时刻只能归属于一个特定

1. ucore lab5介绍 ucore在lab4中实现了进程/线程机制,能够创建并进行内核线程的调度.通过上下文的切换令线程分时的获得CPU,使得不同线程能够并发的运行. 在lab5中需要更进一步,实现我们平常开发接触到的.运行在用户态的进程/线程机制.用户线程通常用于承载和运行应用程序,为了保护操作系统内核,避免其被不够鲁棒的应用程序破坏.应用程序都运行在低特权级中,无法直接访问高特权级的内核数据结构,也无法通过程序指令直接的访问各种外设. 但应用程序访问高特权级数据.外设的需求是不可避免

1. ucore lab6介绍 ucore在lab5中实现了较为完整的进程/线程机制,能够创建和管理位于内核态或用户态的多个线程,让不同的线程通过上下文切换并发的执行,最大化利用CPU硬件资源.ucore在lab5中使用FIFO的形式进行线程调度,不同的线程按照先来先服务的策略,直到之前创建的线程完全执行完毕并退出,后续的线程才能获得执行机会. FIFO的策略固然简单,但实际效果却非常差.在非抢占的FIFO调度策略中,如果之前的线程任务耗时很长,将导致后续的线程迟迟得不到执行机会而陷入饥饿:即使

1. ucore lab7介绍 ucore在前面的实验中实现了进程/线程机制,并在lab6中实现了抢占式的线程调度机制.基于中断的抢占式线程调度机制使得线程在执行的过程中随时可能被操作系统打断,被阻塞挂起而令其它的线程获得CPU.多个线程并发的执行,大大提升了非cpu密集型应用程序的cpu吞吐量,使得计算机系统中宝贵的cpu硬件资源得到了充分利用. 操作系统提供的内核线程并发机制的优点是明显的,但同时也带来了一些问题,其中首当其冲的便是线程安全问题. 并发带来的线程安全问题 线程安全指的是在拥有

一.lab2物理内存管理介绍 操作系统的一个主要职责是管理硬件资源,并向应用程序提供具有良好抽象的接口来使用这些资源. 而内存作为重要的计算机硬件资源,也必然需要被操作系统统一的管理.最初没有操作系统的情况下,不同的程序通常直接编写物理地址相关的指令.在多道并发程序的运行环境下,这会造成不同程序间由于物理地址的访问冲突,造成数据的相互覆盖,进而出错.崩溃. 现代的操作系统在管理内存时,希望达到两个基本目标:地址保护和地址独立. 地址保护指的是一个程序不能随意的访问另一个程序的空间,而地址独立指的

1. ucore lab3介绍 虚拟内存介绍 在目前的硬件体系结构中,程序要想在计算机中运行,必须先加载至物理主存中.在支持多道程序运行的系统上,我们想要让包括操作系统内核在内的各种程序能并发的执行,而物理主存的总量通常是极为有限的,这限制了并发程序的发展.受制于成本问题,拥有足够大容量主存的个人计算机是普通人承受不起的.因此计算机科学家们另辟蹊径,想到了利用局部性原理来解决既要能并发运行大量程序又要使计算机足够低成本这一矛盾问题. 局部性原理告诉我们,大多数程序通常都在执行循环逻辑,访问数据时

---恢复内容开始--- 开机流程回忆 以Intel 80386为例,计算机加电后,CPU从物理地址0xFFFFFFF0(由初始化的CS:EIP确定,此时CS和IP的值分别是0xF000和0xFFF0))开始执行.在0xFFFFFFF0这里只是存放了一条跳转指令,通过跳转指令跳到BIOS例行程序起始点.BIOS做完计算机硬件自检和初始化后,会选择一个启动设备(例如软盘.硬盘.光盘等),并且读取该设备的第一扇区(即主引导扇区或启动扇区)到内存一个特定的地址0x7c00处,然后CPU控制权会转移到那

资源 ucore在线实验指导书 我的ucore实验代码 练习1: 加载应用程序并执行(需要编码) 题目 do_execv函数调用load_icode(位于kern/process/proc.c中) 来加载并解析一个处于内存中的ELF执行文件格式的应用程序,建立相应的用户内存空间来放置应用程序的代码段.数据段等,且要设置好proc_struct结构中的成员变量trapframe中的内容,确保在执行此进程后,能够从应用程序设定的起始执行地址开始执行.需设置正确的trapframe内容. 请在实验报告

任务:阅读实验一makefile 搞清楚ucore.img是如何构建的 $@  $<  $^  这三个变量分别是什么意思 https://blog.csdn.net/YEYUANGEN/article/details/36898505 =和:=的区别 https://stackoverflow.com/questions/448910/what-is-the-difference-between-the-gnu-makefile-variable-assignments-a dd命令 http:

练习一 Makefile 1.1 OS镜像文件ucore.img 是如何一步步生成的? + cc kern/init/init.c + cc kern/libs/readline.c + cc kern/libs/stdio.c + cc kern/debug/kdebug.c + cc kern/debug/kmonitor.c + cc kern/debug/panic.c kern/debug/panic.c: In function '__panic': kern/debug/panic

实验1 :bootload启动ucore os 1.0实验内容: lab1中包含一个bootloader和一个OS.这个bootloader可以切换到X86保护模式,能够读磁盘并加载ELF执行文件格式,并显示字符.而这lab1中的OS只是一个可以处理时钟中断和显示字符的幼儿园级别OS.bootload(引导装入)的翻译. Lab1主要是关于操作系统如何启动,以及如何中断,函数调用栈相关的知识. 1.1 x86启动顺序 硬件启动后,怎么把操作系统放到内存中去运行. 1 BIOS启动过程 从BIOS

结合最近学习清华的OS课,先用“人话”来高度抽象的描述一下我自己的理解.CPU在系统加电也就是我们按下电源开关后,开始初始化他的寄存器,主要是cs和eip(本文基于x86架构),然后在ROM中找到一个叫BIOS(Basic Input Output System),加载到RAM中然后开始执行他,他在进行完设备的自检和初始化之后,就根据他自己内部的“我该去哪个设备启动加载程序”表,将其中第一个设备的主引导扇区加载到内存中来,也就是将系统的控制权转交给了这个程序,然后他在正确的引用了bootload

前言 最近觉得自己之前蛮多基础课学的并不咋滴,便想再补补.前段时间突然看到清华的操作系统实验,于是乎就打算试试,一边学一边做实验,然后通过博客来记录记录. 实验内容 lab1 中包含一个 bootloader 和一个 OS.这个 bootloader 可以切换到 X86 保护模式,能够读磁盘并加载 ELF 执行文件格式,并显示字符.而这 lab1 中的 OS 只是一个可以处理时钟中断和显示字符的幼儿园级别 OS. 练习 练习1:理解通过make生成执行文件的过程. 1.操作系统镜像文件ucore

Exercise 03 - obj/boot/boot.asm 反汇编文件 截取asm部分文件并注释理解 # Set up the important data segment registers (DS, ES, SS). xorw %ax,%ax # Segment number zero 7c02: 31 c0 xor %eax,%eax //指令地址: 指令机器码 指令机器码反汇编到的指令 movw %ax,%ds # -> Data Segment 7c04: 8e d8 mov %e

练习3.分析bootload进入保护模式的过程 0. BIOS通过读取硬盘主引导扇区到内存,并跳转到对应内存中的位置,也就是从’%cs=0 $pc=0x7c00‘进入并执行bootloader,bootloader要完成: (1) 切换到保护模式,启用分段机制; (2) 读取磁盘中的ELF执行文件格式的ucore操作系统到内存; (3) 显示字符串信息; (4) 把控制权交给ucore操作系统; 对应于boot目录下的 asm.h,bootasm.S,bootmain.c文件.bootasm.S

练习1 report 问题1:OS镜像文件ucore.img是如何一步一步生成的(需要比较详细地解释Makefile中的每一条相关命令和命令参数的含义,以及说明命令导致的结果)? GNU make是一种代码维护工具,在大中型项目中,它将根据程序各个模块的更target新情况,自动地维护和生成目标代码.make命令执行时,需要一个Makefile文件,以告诉make命令需要怎样去编译和链接程序.使用Makefile文件时,有如下规则:(1)如果这个工程没有编译过,那么所有的c文件都要编译并链接;(

所有的实验报告将会在 Github 同步更新,更多内容请移步至Github:https://github.com/AngelKitty/review_the_national_post-graduate_entrance_examination/blob/master/books_and_notes/professional_courses/operating_system/sources/ucore_os_lab/docs/lab_report/ 练习0:填写已有实验 lab8 会依赖 lab

所有的实验报告将会在 Github 同步更新,更多内容请移步至Github:https://github.com/AngelKitty/review_the_national_post-graduate_entrance_examination/blob/master/books_and_notes/professional_courses/operating_system/sources/ucore_os_lab/docs/lab_report/ 练习0:填写已有实验 lab7 会依赖 lab