Как операционная система работает
основы
1, три магия компьютер: сохраненный компьютерная программа, функция механизм стеки вызовов прерываются.
2, конкретная роль стеки: кадр записывается как вызов функции, параметры функции передачи, сохранения адреса возвращаемого значения, обеспечивают хранение локальных переменные внутри функции.
3, регистры стека , связанные с :
ЭСП: стек указатель стека.
EBP: базовый адресный указатель на дно стека. язык C базовый адрес записи текущего вызова функции.
CS: EIP: указывает на адрес следующей инструкции.
EAX: возвращаемое значение или адрес возврата.
3, стек операции:
Нажмите: стек, стек адрес уменьшение 4 байта (32 бита), в стек операндов в блоке памяти.
поп: стек, адрес стека увеличивается на 4 байта (32 бита), содержание вне в верхней части стека операндов ячейки памяти.
4, в Linux, вы можете использовать objdump инструменты для разборки.
5, прерывание механизма: когда происходит прерывание сигнала, магазины CPU в настоящее время выполняется программа EIP и ESP вдавливается в стеке ядра, а затем EIP к записи обработчика прерываний, сохранение сцены после других программ, выполнение восстановления повторно сайта, восстановление EIP и ESP, продолжают осуществлять программу до перерыва.
6, бывший будет более встроенный ассемблер зарегистрировать символ спасения%. % Плюс цифровое представление выходной секции второй, и третий участок входной части четвертого числа повреждений описанного. Это предложение всегда чувствовал себя немного абстрактно, не очень понимаю, примеры смотреть видео также четко, надеюсь , что учителя могут объяснить (〃 «▽» 〃)
Построить простое ядро операционной системы на основе MYKERNEL
1, первая часть эксперимента
- Откройте оболочку на виртуальной машине лабораторного корпуса, а также следующие шаги:
cd LinuxKernel/linux-3.9.4
qemu -kernel arch/x86/boot/bzImageИ выводит результат , полученный в ожидаемом время от времени не появляется, как показано на фиг.
После того, как затем введите следующую команду , чтобы сделать компилятор выполнить правильный результат.
cd LinuxKernel/linux-3.9.4
make allnoconfig
make
qemu -kernel arch/x86/boot/bzImageПосле успешного запуска ядра из, не нашел выход из QEMU (T_T)
обнаружил , что после того, как много людей говорят , чтобы найти информацию , используя Ctrl + A нажмите X, но я попробовал и не реагировал. Потом нажмите Ctrl + Alt + A + X , чтобы бросить курить, не знаю , это не так!
- Mymain.c и просмотреть содержимое myinterrupt.c
Ядро исполнения стоп my_start_kernel (), время от времени быть my_timer_handler () прерывание, а затем выполнить печать заявление: printk (KERN_NOTICE «\ п >>>>>>>>>>>>>>>>> my_timer_handler здесь <<<<<<<<<<<<<<<<<< \ п \ п «). Здесь мы находим встроенный оператор сборки printk выход вместо Printf.
2, вторая часть эксперимента
- Mypcb.h, mymain.c, myinterrupt.c модификации опорного кода https://github.com/mengning/mykernel
повторно сделать скомпилированный код изменен, следующие результаты:
3, вторая часть анализа кода эксперимента
Главное достижение в планировании MYKERNEL на основе структуры ядра операционной системы , в основном завершение трех файлов: mypcb.h, mymain.c, myinterrupt.c.
mypcb.h: то есть определение структуры описания процесса , блок печатной платы управления технологического процесса. mymain.c: различные компоненты процесса инициализации ядра и начинается 0. myinterrupt.c: часы обработки прерываний и алгоритм планирования процесса.
mymain.c
#include <linux/types.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/ctype.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/vmalloc.h>
#include "mypcb.h"
tPCB task[MAX_TASK_NUM]; /*pcb的数组*/
tPCB * my_current_task = NULL;
volatile int my_need_sched = 0; /*是否需要调度的标志*/
void my_process(void)
void __init my_start_kernel(void) /*内核入口。初始化并启动0号进程*/
{
int pid = 0;
int i;
/* Initialize process 0*/
task[pid].pid = pid;
task[pid].state = 0; /* -1 未运行, 0 正在运行, >0 停止运行 */
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];
task[pid].next = &task[pid]; /*next指向自己*/
/*fork more process */ /*初始化更多进程*/
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; /*将创建的进程加到进程列表的尾部*/
task[i-1].next = &task[i];
}
/* start process 0 by task[0] */
pid = 0; /*开始执行0号进程*/
my_current_task = &task[pid];
asm volatile(
"movl %1,%%esp\n\t" /*将ESP指向进程0的堆栈栈底，输出部分和输入部分从0开始编号，所以1%指task[pid].thread.sp*/
"pushl %1\n\t" /*将EBP的值入栈，因为是空栈，EBP=ESP，所以将task[pid].thread.sp入栈即可*/
"pushl %0\n\t" /*将EIP的值入栈，这里是初始化的值即my_process(void)的位置*/
"ret\n\t" /*将my_process(void)的位置放入EIP*/
"popl %%ebp\n\t"
:
: "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp)
);
}
void my_process(void)
{
int i = 0;
while(1)
{
i++;
if(i%10000000 == 0) /*循环1000万次才有一次机会判断是否需要调度*/
{
printk(KERN_NOTICE "this is process %d -\n",my_current_task->pid);
if(my_need_sched == 1)
{
my_need_sched = 0;
my_schedule();
}
printk(KERN_NOTICE "this is process %d +\n",my_current_task->pid);
}
}
}- Клавишу, чтобы запустить код, указанный выше первого выполнения процесса Ассемблер код ассемблера летучего (), в стек и регистрирует процесс изменения:
myinterrupt.c
#include <linux/types.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/ctype.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/vmalloc.h>
#include "mypcb.h"
extern tPCB task[MAX_TASK_NUM];
extern tPCB * my_current_task;
extern volatile int my_need_sched;
volatile int time_count = 0;
void my_timer_handler(void) /*设置时间片大小，时间片用完时设置一下调度标志*/
{
#if 1
if(time_count%1000 == 0 && my_need_sched != 1)
{
printk(KERN_NOTICE ">>>my_timer_handler here<<<\n");
my_need_sched = 1; /*调度执行my_schedule(void)*/
}
time_count ++ ;
#endif
return;
}
void my_schedule(void) /*进程上下文的切换*/
{
tPCB * next;
tPCB * prev;
if(my_current_task == NULL || my_current_task->next == NULL)
{
return;
}
printk(KERN_NOTICE ">>>my_schedule<<<\n");
/* schedule */
next = my_current_task->next;
prev = my_current_task;
if(next->state == 0) /* next对应进程曾经执行过 */
{
asm volatile(
"pushl %%ebp\n\t" /* 将当前进程的EBP入栈 */
"movl %%esp,%0\n\t" /* 将当前进程的ESP保存到PCB */
"movl %2,%%esp\n\t" /* 将next进程的栈顶地址放入ESP */
"movl $1f,%1\n\t" /* 保存当前进程的EIP */
"pushl %3\n\t" /* 把即将进行的进程的代码位置标号1入栈 */
"ret\n\t" /* 出栈标号1到EIP*/
"1:\t" /* 标号1，next进程开始执行的位置 */
"popl %%ebp\n\t" /* 恢复EBP的值*/
: "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
: "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
);
my_current_task = next;
printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid);
}
else /* next对应进程第一次被执行*/
{
next->state = 0;
my_current_task = next;
printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid);
/* switch to new process */
asm volatile(
"pushl %%ebp\n\t" /* 将当前进程的EBP入栈 */
"movl %%esp,%0\n\t" /* 将当前进程的ESP保存到PCB */
"movl %2,%%esp\n\t" /* 将next进程的栈顶地址放入ESP */
"movl %2,%%ebp\n\t" /* 将next进程的栈底地址放入EBP */
"movl $1f,%1\n\t" /* 将当前EIP的值放入PCB */
"pushl %3\n\t" /* 把即将进行的进程的代码入口地址入栈 */
"ret\n\t" /* 把即将进行的进程的代码入口地址存入EIP */
: "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
: "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
);
}
return;
}- Предположим, что есть два процесса, один процесс запланирован процесс изменения с самого начала, а регистры стека:
резюме
Ядро операционной системы имеет стартовую позицию, операцию инициализации, выполняемую с этой начальной позиции. Операция затем начать процесс, чтобы переключаться между процессами будет алгоритмы планирования (например, циклический), т.е. использование запасенной сайта% особ, значения регистров% EIP стек ядра сохранить процесс, соответствующий процессу переключения, то процессор назначен на следующий процесс и начать выполнение.