当前课程知识点：操作系统 > 第四讲 实验一 bootloader启动ucore os > 4.5 练习一 > 4.5 练习一
各位同学好 那么接下来我们介绍一下
有关lab1的具体的实验的一些细节
那前面我们已经给大家在讲解了一下
有关lab1的一些基本的一些知识
包括我们说这里面看到CPU的分段机制
CPU 特别是X86这个架构
以及X86中断处理机制
然后在lab1里面其实这些方面都可以涉及到
那我们lab1主要干什么呢
我们看看 它的实验目的
那lab1的实验目的是希望
能够把这个OS给加载到内存中去执行
那么能够加载OS呢 我们也知道
我们还需要一个Bootloader
所以说在这里面包含了怎么去设计
Bootloader以及把这个OS加载进去之后呢
它能够去管理中断还有就是
有基本的一个外设的一个处理
那在这里面我们学到什么呢
希望通过这个lab1
我们知道在计算机原理这一块呢
可以看到它涉及到是
CPU的编址与寻址这一点很重要
因为我们的Bootloader
我们的uCore OS都会加载到内存中去运行
在CPU里面如何寻址
如何对内存进行编址这一点很重要
没有这个相应的一个处理的话
那么我们后续就很难对内存进行有效的管理
这里面可以看到基于分段机制内存管理
这是我们X86里面一个很有特色的一个地方
当然这里面我们用很简单的分段机制
第二是CPU的中断处理这
是我们需要去了解的
第三个 我们可以看到它可以有外设
它可以通过相应的一些控制机制
能够跟外设打交道来完成最基本的一些处理
比如说在lab1里面会涉及到什么呢
串口 并口 CGA 就是我们的显示器
以及时钟 就是产生时钟中断
有时钟 还有硬盘的读取 这些操作呢
其实都是计算机原理中会涉及到内容
在我们的lab1里面就一下子都反映到了
虽然看的很多 但其实还是很简单的
为了能够充分的利用这些外设
我们有两个软件 这里面其实包含了两个软件
一个是Bootloader 一个是uCore
在Bootloader里面呢
我们会学到如何去编译 运行 调试
Bootloader这个软件
第二个也会学到 uCore其实也是一样
也需要有编译 运行 调试
这是一些通用一些技术
把这个掌握之后呢
其实对大家后续学习其他的lab
完成其他的lab实验呢
会打下一个比较好的基础
第二个呢我们会看到在Bootloader里面
它会涉及到对文件的读取
那么ELF去执行文件 它怎么去读取的
第三是外设 怎么去访问
它至少能够把硬盘中的数据读到内存中来
第一个 第二个能够显示字符串
这是Bootloader能够完成的
一个很重要的事情
其实它还有个很重要的工作
就是能够把这个CPU
让CPU进入保护模式
这是Bootloader干的很重要的一个事情
在uCoreOS里面呢
Bootloader首先会把uCoreOS加载进来
然后把控制权交给uCoreOS去运行
所以我们还会知道uCore OS它怎么启动的
第二个呢 我们怎么能够去分析
在uCoreOS中的这个函数的调用关系
还有 在uCoreOS里面需要考虑中断
因为它要为接下来这个实验做好一个准备
有了中断这个管理机制之后呢
当外设发出请求之后呢
我们的CPU可以通过中断机制得到响应
第二个呢 当你产生异常
或者发出系统调用的时候 我们的软件
我们的软件由于你某种不恰当的操作
产生某种异常或者系统调用
或者是一些错误的时候呢
那通过这个中断管理机制呢
能够感知到这种现象的存在
并进行相应的处理
所以中断这个机制很重要
第三 在uCore里面还能看到
有了中断管理机制之后我们就可以控制外设
让外设定期地产生时钟中断
比如这个时钟就是一种外设
OK 那这是我们lab1会涉及到内容
相对而言我们可以看到它
和我们原理课对应在什么地方呢
原理课我们的前几节课其实会讲到中断
会讲到系统调用 会讲到异常 这一块呢
在这里面有一个中断管理好像是直接对应的
第二个讲到连续物理空间的分配
而连续物理空间的分配呢
是和我们这边说到这个CPU的编址
寻址基于分段机制的内存管理是有紧密联系的
因为我们这里面把这个分段机制
就可以看成是一种简单的
这种连续物理内存一种管理机制
在这种机制下我们怎么有效去完成后续的
我们在lab2中会碰到物理内存管理
首先得要有这个基础 这个基础要打好
所以我们可以看到 这里面做lab1
它和我们原理课的关系
这里可以看出 有两个很重要的关系
一个是连续内存的管理
第二个是中断的处理
其他部分呢 都是说为了能够
让一个OS能够正常的运转起来
所不得不涉及各方面一些知识
这个知识了解之后
我想对大家后续完成各种实验
会打一个很好的一个基础
那接下来我们可以看看
我们到底要完成哪些练习
为了能够实现lab1这个目标呢
我们大致提供了6个基本练习和一个扩展练习
比较多 确实这个lab1的相对来说
它容量比较大 但是我相信大家通过仔细的阅读
相应的实验指导书以及仔细的阅读代码
了解自己的所不知道的一些知识之后呢
能够很快的完成这些实验 我们看一下lab1
lab1什么意思呢
lab1其实主要是让大家熟悉这个实验的过程
它要能够理解如何通过Make
来生成执行文件的过程
这里面其实我们可以看看
我们这里给大家做一个demo
这是我们这个lab1这个答案的这个目录
在这儿 就是lab result
首先我们make clean一下
可以把这个刚才编译这些都给它删除掉
然后呢 make V=
这实际上就是设置一个标记
使得我们Make它的执行过程能够展现出来
详细的这个编译执行过程会展现出来
那可以看到它调了GCC
GCC来把一些C的源代码
编译成了所谓的.O文件是目标文件
然后通过ld，ld会把这些目标文件呢
会转换成一个执行程序
比如说在这里面会转换成这个bootblock.out
这个实际上是可以理解为
是一个Bootloader一个执行程序
还有一些程序比如说用dd呢
最后可以把这个Bootloader
把Bootloader放到一个虚拟的硬盘里面去
我们这儿生成一个虚拟硬盘叫uCore.img count
我们硬件模拟器呢
就会基于这个虚拟硬盘中的数据
来执行相应的这个代码
当然后面还看到这里面其实生成了两个软件
第一个是Bootloader 第二叫kernel
kernel实际上是uCore的组成部分
所以说可以通过刚才这条命令
能够知道Bootloader
以及uCore是如何一步步生成的
当然它取决于我们一个文件 Makefile
这个文件相对来说比较复杂
大家一开始的时候其实不用太去管这个文件
你只要管 你到底要去用到了哪些.C程序
来最后生成了Bootloader和uCore就OK了
如果大家感兴趣的话可以再做进一步的了解
我们说刚才已经看到uCore.img如何生成的
给大家做了简单介绍
第二个问题 一个被系统认为是符合规范的
硬件主引导扇区的特征是什么
这个呢其实也是一个小的一个细节
就是我们怎么知道
特别是我们说BIOS
在引导这个主引导扇区的时候
它怎么知道主引导扇区是符合规范的
那它有一定的特征
这个特征呢其实大家需要看一下
提示一下 需要看一下一个文件
在哪呢 在这个tools里面
它最后有一个 有这么一个文件
sign.c 在这个文件里面
它完成了特征的标记
需要大家去读一读
看看到底哪个是这个特征的标记
好 那练习一呢 就给大家简单介绍到这儿
-0.1 Piazza讨论区
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-0.2 在线实验平台
--实验平台使用帮助
--平台使用帮助
-0.2在线实验平台
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-1.1 课程概述
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-第一讲 操作系统概述--练习
-1.2 教学安排
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-1.3 什么是操作系统
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-1.4 为什么学习操作系统，如何学习操作系统
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-1.5 操作系统实例
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-1.6 操作系统的演变
--视频
-1.7 操作系统结构
--视频
-2.1 前言和国内外现状
-2.2 OS实验目标
-2.3 8个OS实验概述
-2.4 实验环境搭建
-2.5 x86-32硬件介绍
-2.6 ucore部分编程技巧
-2.7 演示实验操作过程
--Q6
--Q7
--Q10
-3.1 BIOS
--3.1 BIOS
-3.2 系统启动流程
-3.3 中断、异常和系统调用比较
-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.3 中断、异常和系统调用比较
-3.4 系统调用
--3.4 系统调用
-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.4 系统调用
-3.5 系统调用示例
-3.6 ucore+系统调用代码
-4.1 启动顺序
--4.1 启动顺序
-4.2 C函数调用的实现
-4.3 GCC内联汇编
-4.4 x86中断处理过程
-4.5 练习一
--4.5 练习一
-4.6 练习二
--4.6 练习二
-4.7 练习三
--4.7 练习三
-4.8 练习四 练习五
-4.9 练习六
--4.9 练习六
-5.1 计算机体系结构和内存层次
-5.2 地址空间和地址生成
-5.3 连续内存分配
-5.4 碎片整理
--5.4 碎片整理
-5.5 伙伴系统
--5.5 伙伴系统
-第五讲 物理内存管理: 连续内存分配--5.6 练习
-6.1 非连续内存分配的需求背景
-6.2 段式存储管理
-- 6.2 段式存储管理
-6.3 页式存储管理
-6.4 页表概述
--6.4 页表概述
-6.5 快表和多级页表
-6.6 反置页表
--6.6 反置页表
-6.7 段页式存储管理
-第六讲 物理内存管理: 非连续内存分配--6.8 练习
-7.1 了解x86保护模式中的特权级
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.1 了解x86保护模式中的特权级
-7.2 了解特权级切换过程
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.2 了解特权级切换过程
-7.3 了解段/页表
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.3 了解段/页表
-7.4 了解UCORE建立段/页表
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.4 了解UCORE建立段/页表
-7.5 演示lab2实验环节
-8.1 虚拟存储的需求背景
-8.2 覆盖和交换
-8.3 局部性原理
-8.4 虚拟存储概念
-8.5 虚拟页式存储
-8.6 缺页异常
--8.6 缺页异常
-9.1 页面置换算法的概念
-9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法
-第九讲 页面置换算法--9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法
-9.3 时钟置换算法和最不常用算法
-第九讲 页面置换算法--9.3 时钟置换算法和最不常用算法
-9.4 Belady现象和局部置换算法比较
-第九讲 页面置换算法--9.4 Belady现象和局部置换算法比较
-9.5 工作集置换算法
-第九讲 页面置换算法--9.5 工作集置换算法
-9.6 缺页率置换算法
-第九讲 页面置换算法--9.6 缺页率置换算法
-9.7 抖动和负载控制
-10.1 实验目标：虚存管理
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.1 实验目标：虚存管理
-10.2 回顾历史和了解当下
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.2 回顾历史和了解当下
-10.3 处理流程、关键数据结构和功能
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.3 处理流程、关键数据结构和功能
-10.4 页访问异常
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.4 页访问异常
-10.5 页换入换出机制
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.5 页换入换出机制
-11.1 进程的概念
-第十一讲 进程和线程--11.1 进程的概念
-11.2 进程控制块
-第十一讲 进程和线程--11.2 进程控制块
-11.3 进程状态
-第十一讲 进程和线程--11.3 进程状态
-11.4 三状态进程模型
-11.5 挂起进程模型
-第十一讲 进程和线程--11.5 挂起进程模型
-11.6 线程的概念
-第十一讲 进程和线程--11.6 线程的概念
-11.7 用户线程
-第十一讲 进程和线程--11.7 用户线程
-11.8 内核线程
-第十一讲 进程和线程--11.8 内核线程
-12.1 进程切换
-第十二讲 进程控制--12.1 进程切换
-12.2 进程创建
-第十二讲 进程控制--12.2 进程创建
-12.3 进程加载
-第十二讲 进程控制--12.3 进程加载
-12.4 进程等待与退出
-第十二讲 进程控制--12.4 进程等待与退出
-13.1 总体介绍
-13.2 关键数据结构
-13.3 执行流程
-13.4 实际操作
-14.1 总体介绍
-14.2 进程的内存布局
-14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现
--14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现
-14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现
--14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现
-14.5 进程复制
-14.6 内存管理的copy-on-write机制
-15.1 处理机调度概念
-第十五讲 处理机调度--15.1 处理机调度概念
-15.2 调度准则
-15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
-第十五讲 处理机调度--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
-15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架
--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架
-第十五讲 处理机调度--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和uc
-15.5 实时调度和多处理器调度
-第十五讲 处理机调度--15.5 实时调度和多处理器调度
-15.6 优先级反置
-第十五讲 处理机调度--15.6 优先级反置
-16.1 总体介绍和调度过程
-16.2 调度算法支撑框架
-16.3 时间片轮转调度算法
-16.4 Stride调度算法
-17.1 背景
--17.1 背景
-17.2 现实生活中的同步问题
-第十七讲 同步互斥--17.2 现实生活中的同步问题
-17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法
-17.4 基于软件的同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.4 基于软件的同步方法
-17.5 高级抽象的同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.5 高级抽象的同步方法
-18.1 信号量
--18.1 信号量
-第十八讲 信号量与管程--18.1 信号量
-18.2 信号量使用
-第十八讲 信号量与管程--18.2 信号量使用
-18.3 管程
--18.3 管程
-第十八讲 信号量与管程--18.3 管程
-18.4 哲学家就餐问题
-18.5 读者-写者问题
-19.1 总体介绍
-19.2 底层支撑
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.2 底层支撑
-19.3 信号量设计实现
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.3 信号量设计实现
-19.4 管程和条件变量设计实现
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.4 管程和条件变量设计实现
-19.5 哲学家就餐问题
-20.1 死锁概念
-第二十讲 死锁和进程通信--20.1 死锁概念
-20.2 死锁处理方法
-第二十讲 死锁和进程通信--20.2 死锁处理方法
-20.3 银行家算法
-第二十讲 死锁和进程通信--20.3 银行家算法
-20.4 死锁检测
-第二十讲 死锁和进程通信--20.4 死锁检测
-20.5 进程通信概念
-第二十讲 死锁和进程通信--20.5 进程通信概念
-20.6 信号和管道
-第二十讲 死锁和进程通信--20.6 信号和管道
-20.7 消息队列和共享内存
-第二十讲 死锁和进程通信--20.7 消息队列和共享内存
-21.1 文件系统和文件
-第二十一讲 文件系统--21.1 文件系统和文件
-21.2 文件描述符
-第二十一讲 文件系统--21.2 文件描述符
-21.3 目录、文件别名和文件系统种类
-第二十一讲 文件系统--21.3 目录、文件别名和文件系统种类
-21.4 虚拟文件系统
-第二十一讲 文件系统--21.4 虚拟文件系统
-21.5 文件缓存和打开文件
-第二十一讲 文件系统--21.5 文件缓存和打开文件
-21.6 文件分配
-第二十一讲 文件系统--21.6 文件分配
-21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID
-第二十一讲 文件系统--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID
-22.1 总体介绍
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.1 总体介绍
-22.2 ucore 文件系统架构
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.2 ucore 文件系统架构
-22.3 Simple File System分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.3 Simple File System分析
-22.4 Virtual File System分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.4 Virtual File System分
-22.5 I/O设备接口分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.5 I/O设备接口分析
-22.6 执行流程分析
-23.1 I/O特点
--视频
-第二十三讲 I/O子系统--23.1 I/O特点
-23.2 I/O结构
--816C80A0F5E3B8809C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.2 I/O结构
-23.3 I/O数据传输
--C58221E14388B9DB9C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.3 I/O数据传输
-23.4 磁盘调度
--567A3F1FCBFB3F4C9C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.4 磁盘调度
-23.5 磁盘缓存
--C327536B80D25CE79C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.5 磁盘缓存
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