ucore实验

Posted 2021-09-22 Nullan

实验目的

了解操作系统开发实验环境
熟悉命令行方式的编译、调试工程
掌握基于硬件模拟器的调试技术
熟悉C语言编程和指针的概念
了解X86汇编语言

实验概述

lab1：硬件层实现，中断等

lab2：物理内存管理

lab3：虚拟内存管理

lab4：内核线程管理，CPU进程、线程管理

lab5：用户态进程管理

lab6：进程调度，进程运行选择

lab7：同步互斥

lab8：文件系统

X86-32理解

运行模式

有实模式、保护模式、SMM模式和虚拟8086模式
实模式：加电启动就是实模式，但是访问的物理内存空间不超过1GB，lab1就是从实模式到保护模式
保护模式：寻址空间从1GB到4GB，分页分段机制，这两种机制可以让程序间分级运行，让应用程序运行在低级，让操作系统运行在最高的0级，这样可以保证程序间的正常运行、互不干扰
32位处理器，所以能够访问到的就是2^32次方就是4GB

内存空间

物理地址：就是计算机在总线上访问计算机内存和外设的最终地址，计算机中内存条的地址就是物理地址。访问物理地址就是把内存条就是某一个单元的内容读出来
线性地址：由于段模式，让某一个应用程序有相对独立的地址空间，这个程序认为自己独占了计算机整个地址空间，每个运行的程序都认为自己独占整个计算机空间，所以保证计算机正常运行。这个空间叫做线性地址空间。
逻辑空间：应用程序直接使用的地址空间

段机制开启，页机制未开启：逻辑地址->段机制模式->线性地址=物理地址
段机制和页机制都开启：逻辑地址->段机制->线性地址->页机制->分页->物理地址

实际上就是一个地址映射关系，A映射到B，B映射到C，ABC内容是不一样的

通用寄存器：

寄存器内容就偷个懒…

段寄存器

用来访问各个段中的数据

指令寄存器等

ucore数据结构

双向链表

struct list_entry{
    struct list_entry *prev,*next;
}list entry_t;

然后定义free_area

typedef struct{
    list_entry_t free_list;
    usigned nr_free;
}free area t;

然后定义page

struct Page{
    …………
    list_entry_t page_link; 
}

这样page_link和free_list可以互相连接，这是一种通用的双向结构表示

访问节点所在数据结构

free area_t free_area;
list_entry_t* le = &free_area.free_list;
while((le != list_next(le))!=free_area.free_list){
  struct Page*p = le2page(le,page_link);
}

运用了le2page宏，看一下怎么定义

#define le2page(le,member) to_struct((le),struct Page,member)
//le是链表数据结构所在的指针，member是它的名字，交给另一个宏实现，struct Page说明这个宏的执行需要另一个特定结构体实现
#define to_struct(ptr,type,member)
((type*)((char*)(ptr)-offsetof(type,member)))
//是这个page的地址，减去一个偏移值，得到宿主头指针
#define offsetof(type,member)
((size_t)(&((type*)0)->member))
//得到member在这个结构中的偏移