中國科學院大學操作系統(tǒng)考試思考題答案-在線瀏覽
2024-08-08 03:55本頁面
【正文】 。而在計算機剛剛加電時，內(nèi)存中沒有操作系統(tǒng)程序，只有BIOS 程序在運行，需要借助BIOS分別加載bootsect、setup及system模塊，然后利用這3個程序來完成內(nèi)存規(guī)劃、建立IDT和GDT、設置分頁機制等等，并實現(xiàn)從開機時的16位實模式到 main 函數(shù)執(zhí)行需要的32位保護模式之間的轉(zhuǎn)換。9. 為什么不用call，而是用ret“調(diào)用”main函數(shù)？畫出調(diào)用路線圖，給出代碼證據(jù)。在由head程序向main函數(shù)跳轉(zhuǎn)時，是不需要main函數(shù)返回的；同時由于main函數(shù)已經(jīng)是最底層的函數(shù)了，沒有更底層的支撐函數(shù)支持其返回。調(diào)用線路圖見P42 圖146。從 GDT 可以看出，保護模式除了段基址外，還有段限長，這樣相當于增加了一個段位寄存器。同時，保護模式中特權(quán)級的引入對于操作系統(tǒng)內(nèi)核提供了強有力的保護。有了這些基礎，操作系統(tǒng)可以把內(nèi)核設計成最高特權(quán)級，把用戶進程設計成最低特權(quán)級。物理地址是由內(nèi)核將線性地址轉(zhuǎn)換而成的，所以操作系統(tǒng)可以訪問任何物理地址，而用戶進程只能使用邏輯地址。保護模式中特權(quán)級的引入對于操作系統(tǒng)內(nèi)核提供了強有力的保護。有了這些基礎，操作系統(tǒng)可以把內(nèi)核設計成最高特權(quán)級，把用戶進程設計成最低特權(quán)級。物理地址是由內(nèi)核將線性地址轉(zhuǎn)換而成的，所以操作系統(tǒng)可以訪問任何物理地址，而用戶進程只能使用邏輯地址。特權(quán)級基于段，這樣當段選擇子具有不匹配的特權(quán)級時，按照特權(quán)級規(guī)則判斷是否可以訪問。12. 在setup程序里曾經(jīng)設置過一次gdt，為什么在head程序中將其廢棄，又重新設置了一個？為什么折騰兩次，而不是一次搞好？答：見P33 點評。剩余的原因：after_page_tables 中壓入了一些參數(shù)，為內(nèi)核進入 main 函數(shù)的跳轉(zhuǎn)做準備。ignore_int 為中斷處理函數(shù)，使用 ignore_int 將 idt 全部初始化，因此如果中斷開啟后，可能使用了未設置的中斷向量，那么將默認跳轉(zhuǎn)到 ignore_int 處執(zhí)行。setup_paging 用于分頁，在該函數(shù)中對 0x0000 和 0x5000 的進行了初始化操作。14. 進程0的task_struct在哪？具體內(nèi)容是什么？給出代碼證據(jù)。(因為在進程0未激活之前，使用的是boot階段的user_stack。具體內(nèi)容如下：包含了進程 0 的進程狀態(tài)、進程 0 的 LDT、進程 0 的 TSS 等等。代碼如下：INIT_TASK的定義見P68。請問，這個了頁究竟占用的是誰的線性地址空間，內(nèi)核、進程0、進程還是沒有占用任何線性地址空間（直接從物理地址分配）？說明理由并給出代碼證據(jù)。(先理解清楚，稍后補充)16. 假設：經(jīng)過一段時間的運行，操作系統(tǒng)中已經(jīng)有5個進程在運行，且內(nèi)核分別為進程進程5分別創(chuàng)建了第一個頁表，這兩個頁表在誰的線性地址空間？用圖表示這兩個頁表在線性地址空間和物理地址空間的映射關(guān)系。(圖片自己畫，參考如下圖)17. 進程0開始創(chuàng)建進程1，調(diào)用了fork（），跟蹤代碼時我們發(fā)現(xiàn)，fork代碼執(zhí)行了兩次，第一次，跳過init（）直接執(zhí)行了for(。奇怪的是，我們在代碼中并沒有看見向后的goto語句，也沒有看到循環(huán)語句，是什么原因?qū)е路磸蛨?zhí)行？請說明理由，并給出代碼證據(jù)。在執(zhí)行fork時，通過0x80號系統(tǒng)調(diào)用，內(nèi)核執(zhí)行copy_process函數(shù)，為進程1準備其管理結(jié)構(gòu)（task_struct），設置進程1的線性地址空間及物理頁面，其中設置了進程1的 TSS 中 eax 的值為 0，狀態(tài)為TASK_RUNNING，以及利用中斷壓棧的寄存器值設置進程 1 的 ss，esp，eflags，cs，eip?！璸 = eip。p = 0。…p = cs amp。p = ss amp?！璸state = TASK_RUNNING。函數(shù)copy_process的返回值是last_pid，即進程1的pid（pid不為0）。) pause()。由于只有進程1處于就緒態(tài)，因此調(diào)度執(zhí)行進程1的指令。導致反復執(zhí)行，主要是利用了兩個系統(tǒng)調(diào)用 sys_fork 和 sys_pause 對進程狀態(tài)的設置，以及利用了進程調(diào)度機制。查看棧結(jié)構(gòu)確實有這五個參數(shù)，奇怪的是其他參數(shù)的壓棧代碼都能找得到，確找不到這五個參數(shù)的壓棧代碼，反匯編代碼中也查不到，請解釋原因。利用硬件進行壓棧，可以確保 eip 的值指向正確的指令，以使在中斷返回后，程序能夠繼續(xù)執(zhí)行。20. 根據(jù)代碼詳細說明copy_process函數(shù)的所有參數(shù)是如何形成的？答：一般在應用程序中，一個函數(shù)的參數(shù)是由函數(shù)定義的，而在操作系統(tǒng)底層中，函數(shù)參數(shù)可以由函數(shù)定義以外的程序通過壓棧的方式“做”出來。代碼見P83頁、P85頁、P86頁。答：通過fork(),進程0創(chuàng)建進程1，并將其狀態(tài)設為TASK_RUNNING，fork()函數(shù)執(zhí)行完畢后返回，進入for(。在sys_pause()中，將當前進程(進程0)的狀態(tài)設置為TASK_INTERRUPTBLE,然后執(zhí)行schedule()，遍歷task[]數(shù)組，找到唯一的一個處于TASK_RUNNING的進程(進程1)，然后切換到進程1執(zhí)行，即switch_to(1)。答：先把頁目錄表和4個頁表放在物理內(nèi)存的起始地址，從內(nèi)存起始位置開始的5頁空間內(nèi)容全部清零（每頁4KB）。圖見P39(注意要畫出7個頁，參考如下)代碼見P39 最下面23. 用文字和圖說明中斷描述符表是如何初始化的，可以舉例說明（比如：set_trap_gate(0,amp。答：以set_trap_gate(0,amp。idt[0]，也就是id
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