【文章內(nèi)容簡介】 、結(jié)束、等待子進(jìn)程結(jié)束 ? 進(jìn)程屬性設(shè)置與獲取 ? 執(zhí)行一個文件（進(jìn)程映像替換） ? 文件操縱 ? 文件的創(chuàng)建、打開、關(guān)閉、讀 /寫 ? 進(jìn)程通信 ? 連接打開與關(guān)閉、消息發(fā)送與接收 ? 系統(tǒng)信息維護(hù) ? 時間設(shè)置與獲取、文件訪問 /修改時間設(shè)置 3/4/2023 55 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn) I. 設(shè)置系統(tǒng)調(diào)用號和參數(shù) ? 系統(tǒng)調(diào)用號（指定寄存器 /內(nèi)存單元） ? 參數(shù)（直接 [寄存器 ] 、間接 [參數(shù)表指針 ]） ? UNIX(CHMK命令 )/DOS(INT21軟中斷 ) II. 系統(tǒng)調(diào)用命令的一般性處理 ? 將處理機(jī)狀態(tài)由用戶態(tài)轉(zhuǎn)為系統(tǒng)態(tài) ? 保護(hù) CPU現(xiàn)場，將 PSW、 PC、系統(tǒng)調(diào)用號、用戶棧 指針、通用寄存器等壓入堆棧 ? 用戶定義參數(shù)送至指定位置 III. 分析系統(tǒng)調(diào)用類型，轉(zhuǎn)相應(yīng)處理子程序 ? 中斷和陷入向量表 （入口地址、 PSW ） 3/4/2023 56 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 混合編程要領(lǐng) ? 匯編語言源程序調(diào)用 C函數(shù)模塊 ? 按逆向順序把 C函數(shù)模塊參數(shù)壓入棧中 ? call _CModuleName| jmp _CModuleName ? 清除先前壓入棧中的 C函數(shù)模塊參數(shù) ? C語言程序嵌入?yún)R編指令 舉例說明 ? define _syscall1(type, name, atype, a) \ ? type name(atype a) { long _res。 \ ? __asm__ volatile(int $0x80 \ ? :=a (_res) \ ? :0 (__NR_name), b ((long)(a)))。 \ ? if (_res=0) return (type)_res。 \ ? errno = _res。 return 1。 } 3/4/2023 57 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn) 操作系統(tǒng)接口分類 聯(lián)機(jī)命令接口 圖形用戶接口 系統(tǒng)調(diào)用 3/4/2023 58 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 作業(yè)題 ? 試闡述程序接口與用戶交互接口（即命令接口和圖形化接口）之間的關(guān)系？并給出你對系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)機(jī)制及處理過程的完整理解與總結(jié)。 3/4/2023 59 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 《操作系統(tǒng)實(shí)踐》實(shí)驗(yàn) 1 ? 編程和替換 Linux命令解釋程序 Shell I. 自己選取和設(shè)計(jì)一組聯(lián)機(jī)命令，可通過調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)核過程加以實(shí)現(xiàn)或僅僅在屏幕上顯示命令自身（算是虛化實(shí)現(xiàn)），至少一條命令如文件拷貝的處理牽涉到系統(tǒng)調(diào)用； II. 設(shè)計(jì)和構(gòu)建命令解釋程序并替換原 Linux命令解釋程序 Shell啟動系統(tǒng)和運(yùn)行測試； III. 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，闡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)步驟、技術(shù)難點(diǎn)及解決方案、關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法流程、測試方案與過程及運(yùn)行效果、結(jié)論與體會等。 3/4/2023 60 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 第一章 操作系統(tǒng)引論 什么是操作系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)硬件基礎(chǔ) 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn) 操作系統(tǒng)啟動模塊及自裝入機(jī)制 操作系統(tǒng)的發(fā)展 操作系統(tǒng)的功能與特征 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3/4/2023 61 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 DOS系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 鍵 盤 命 令基 本 輸 入 輸 出 系 統(tǒng)R O M B I O S輸 入 輸 出 管 理 模 塊I O . S Y S 或 I B M B I O . C O M命 令 解 釋 程 序C O M M A N D . C O MD O S 內(nèi) 核M S D O S . S Y S 或 I B M D O S . C O M用 戶 程 序引 導(dǎo) 程 序用 戶硬 件I N T 1 9 H3/4/2023 62 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 引導(dǎo)扇區(qū)與系統(tǒng)啟動 ? 系統(tǒng)啟動過程 ? 機(jī)器加電 = BIOS加電自檢 (0FFFF: 0000)進(jìn)行硬件檢測 = 讀入啟動盤引導(dǎo)扇區(qū) (0:0:1)512字節(jié)到內(nèi)存0000: 7C00處 = 檢查內(nèi)存 0000: 7DFE~7DFF是否為0x55AA = 跳轉(zhuǎn)至 0000: 7C00執(zhí)行引導(dǎo)記錄程序 ? 引導(dǎo)扇區(qū) ? 末兩個字節(jié)為 0x55AA ? 引導(dǎo)程序編制基礎(chǔ) ? 開發(fā)工具 GCC ? 引導(dǎo)代碼必須編譯成 plain binary file類型且為 512B gcc c ld o oformat binary Ttext 0x100000 Linux載入位置 3/4/2023 63 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 最簡單的引導(dǎo)程序 ? 匯編程序代碼 hang: jmp hang times 510 – ($ $$) db 0 dw 0xAA55H ? 程序匯編 ? nasm o ? 將二進(jìn)制文件 導(dǎo)扇區(qū) 3/4/2023 64 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 二次裝載引導(dǎo)程序設(shè)計(jì) ? 二次裝載含義 1. 由 BIOS將引導(dǎo)記錄載入內(nèi)存執(zhí)行 2. 由引導(dǎo)記錄將操作系統(tǒng)內(nèi)核載入內(nèi)存 ? 軟驅(qū)復(fù)位與讀取 ? BIOS之 INT 13H功能調(diào)用 ? 字符串顯示 ? BIOS之 INT 10H功能調(diào)用 3/4/2023 65 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 二次裝載引導(dǎo)程序 之 引導(dǎo)程序設(shè)計(jì) [ORG 0] jmp 07C0h: start start: mov ax, cs mov ds, ax mov es, ax reset: mov ax, 0 mov dl, 0 int 13h jc reset read: mov ax, 1000h mov es, ax mov bx, 0 mov ah, 2 mov al, 5 mov ch, 0 mov cl, 2 mov dh, 0 mov dl, 0 int 13h jc read jmp 1000h:0000 times 510($$$) db 0 dw 0xAA55h 軟驅(qū) 0:0:2起五個扇區(qū)讀入到 ES:BX 3/4/2023 66 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 二次裝載引導(dǎo)程序 之 內(nèi)核 程序設(shè)計(jì) [ORG 0] jmp start2 msg db ‘ Kernal!’ , $0 start2: mov ax, cs mov ds, ax mov es, ax mov si, msg print: lodsb cmp al, 0 je hangup mov ah, 0Eh mov bx, 7 int 10h jmp print hangup: jmp hangup times 510($$$) db 0 dw 0xAA55h DS:SI = AL 3/4/2023 67 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 《操作系統(tǒng)實(shí)踐》實(shí)驗(yàn) 2 ? 利用 C和匯編混合編程實(shí)現(xiàn)最簡操作系統(tǒng) I. 實(shí)現(xiàn)二次裝入引導(dǎo)過程； II. 以嵌入式匯編指令實(shí)現(xiàn)的 C程序內(nèi)核可非常簡單（注意可執(zhí)行程序格式）； III. 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，闡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)步驟、技術(shù)難點(diǎn)及解決方案、關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法流程、測試方案與過程及運(yùn)行效果、結(jié)論與體會等。 3/4/2023 68 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 第一章 操作系統(tǒng)引論 什么是操作系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)硬件基礎(chǔ) 操作系統(tǒng)用戶接口及系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn) 操作系統(tǒng)啟動模塊及自裝入機(jī)制 操作系統(tǒng)的發(fā)展 操作系統(tǒng)的功能與特征 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3/4/2023 69 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的發(fā)展 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力 無操作系統(tǒng)時的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 單道批處理系統(tǒng) 多道批處理系統(tǒng) 分時系統(tǒng) 實(shí)時系統(tǒng) 操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展 3/4/2023 70 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力 ? 不斷提高計(jì)算機(jī)資源利用率和系統(tǒng)性能的需要 ? 改善和方便用戶使用計(jì)算機(jī)的需要 ? 適應(yīng)器件不斷更新?lián)Q代的需要 ? 適應(yīng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展變化的需要 3/4/2023 71 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的發(fā)展 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力 無操作系統(tǒng)時的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 單道批處理系統(tǒng) 多道批處理系統(tǒng) 分時系統(tǒng) 實(shí)時系統(tǒng) 操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展 3/4/2023 72 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 人工操作方式 ?1946 ~ 50年代中期 ?計(jì)算機(jī)資源昂貴、集中計(jì)算 ?工作方式 ?用戶：同時兼有程序員 /操作員雙重身份 ?輸入輸出：紙帶或卡片 ?編程語言：機(jī)器語言 ?工作特點(diǎn) ?用戶獨(dú)占全部資源，資源利用率低 ?計(jì)算前后， CPU因等待人工操作而空閑 3/4/2023 73 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 史前速度矛盾及緩和途徑 ? 人機(jī)矛盾 ? 人工操作方式與資源利用率之間的矛盾 ? 伴隨 CPU速度提高、系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大而日趨嚴(yán)重 ? CPU與 I/O設(shè)備間矛盾 ? CPU速度迅速提高而 I/O設(shè)備速度提高緩慢 ? 緩和途徑 ? 通道技術(shù)、中斷技術(shù)、緩沖技術(shù) ? 脫機(jī)輸入輸出技術(shù) ? 專門的操作員及批處理技術(shù) 3/4/2023 74 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 脫機(jī)輸入輸出技術(shù) 輸入設(shè)備 外圍機(jī) Input 磁帶 主機(jī) (處理機(jī) /內(nèi)存 ) Output 磁帶 外圍機(jī) Output 磁帶 輸出設(shè)備 Input 磁帶 3/4/2023 75 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 操作系統(tǒng)的發(fā)展 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力 無操作系統(tǒng)時的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 單道批處理系統(tǒng) 多道批處理系統(tǒng) 分時系統(tǒng) 實(shí)時系統(tǒng) 操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展 3/4/2023 76 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院翟高壽 單道批處理系統(tǒng) ?為解決人機(jī)矛盾和 CPU與 I/O設(shè)備速率不匹配的矛盾而形成，也即其旨在提高系統(tǒng)