操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告附思考題解讀

1、課程設(shè)計(jì)（綜合實(shí)驗(yàn)）報(bào)告（2015 - 2016 年度第1學(xué)期）名稱(chēng)：操作系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)題目:oslab綜合實(shí)驗(yàn)院系：計(jì)算機(jī)系班級(jí)：學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:設(shè)計(jì)周數(shù)：分散進(jìn)行成 績(jī):日期：2015年 10月29日實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)環(huán)境的使用、 綜合實(shí)驗(yàn)的目的與要求熟悉操作系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)環(huán)境 OS Lab的基本使用方法。練習(xí)編譯、調(diào)試 EOS操作系統(tǒng)內(nèi)核以及 EOS應(yīng)用程序。、實(shí)驗(yàn)正文1. 啟動(dòng) OS Lab2.1執(zhí)行項(xiàng)目Windows 控制臺(tái)窗口內(nèi)容顯示2.2調(diào)試項(xiàng)目2.2.1使用斷點(diǎn)中斷執(zhí)行222 單步調(diào)試2.2.2 .3單步調(diào)試結(jié)果顯示:練習(xí)使用“逐語(yǔ)句”功能和“跳出”功能2.2.3查看變量的值2

2、.2.4調(diào)用堆棧調(diào)用堆棧顯示內(nèi)容；進(jìn)入Func函數(shù)雙擊main函數(shù)所在的行表示此函數(shù)是當(dāng)前調(diào)用堆棧中的活動(dòng)函數(shù)。3新建EOS內(nèi)核項(xiàng)目4 EOS應(yīng)用程序項(xiàng)目的生成和調(diào)試4.1新建EOS應(yīng)用程序項(xiàng)目4.2調(diào)試項(xiàng)目添加斷點(diǎn)后單步調(diào)試結(jié)果顯示4.3查看軟盤(pán)鏡像文件中的內(nèi)容4.4修改EOS應(yīng)用程序項(xiàng)目名稱(chēng)5退出OS Lab6保存EOS內(nèi)核項(xiàng)目 三、綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)或結(jié)論思考與練習(xí):1.在哪些情況下應(yīng)該使用“逐過(guò)程”調(diào)試，在哪些情況下應(yīng)該使用“逐語(yǔ)句”調(diào)試。答：逐語(yǔ)句為每執(zhí)行一行語(yǔ)句，如果碰到函數(shù)調(diào)用它就會(huì)進(jìn)入到函數(shù)里面。而逐過(guò)程碰到 函數(shù)時(shí)不進(jìn)入函數(shù)，把函數(shù)調(diào)用當(dāng)成一條語(yǔ)句去執(zhí)行。2. 生成EOSSDK文件

3、夾的目的和作用。明白文件夾的組織結(jié)構(gòu)和各個(gè)文件的來(lái)源和作用。 查看EOS應(yīng)用程序包含了 SDK文件夾中的哪些頭文件，是如何包含的？（1）EOS SDK為應(yīng)用程序調(diào)用系統(tǒng) API提供服務(wù)，可作為用戶編程中使用的工具包集合。（2） 其主要包括INC頭文件LIB文件夾、導(dǎo)入庫(kù)文件和BIN文件夾、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)、可執(zhí)行 程序、二進(jìn)制文件。（3） 包含的頭文件有：eos.h負(fù)責(zé)導(dǎo)出API函數(shù),eosdef.h 聲明負(fù)責(zé)導(dǎo)出函數(shù)類(lèi)型的定 義,error.h負(fù)責(zé)導(dǎo)出錯(cuò)誤碼。（4） EOS應(yīng)用程序在項(xiàng)目的頭文件中只是包含了eos.h文件，在eos.h文件中又包含了 eosdef.h 禾口 error.h 文件。實(shí)

4、驗(yàn)2操作系統(tǒng)的啟動(dòng)一、綜合實(shí)驗(yàn)的目的與要求跟蹤調(diào)試EOS在PC機(jī)上從加電復(fù)位到成功啟動(dòng)全過(guò)程，了解操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程。查看EOS啟動(dòng)后的狀態(tài)和行為，理解操作系統(tǒng)啟動(dòng)后的工作方式。二、實(shí)驗(yàn)正文1. 準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)兩個(gè)匯編文件。生成項(xiàng)目。找on緒mu新建一個(gè) EOS Kernel 項(xiàng)目。打開(kāi) boot.asm 和 loader.asm到loader.bin文件，記錄下此文件的大小1566字節(jié)。2調(diào)試EOS操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程2.1使用Bochs做為遠(yuǎn)程目標(biāo)機(jī)找到“遠(yuǎn)程目標(biāo)機(jī)”屬性，將此屬性值修改為“ BochsDebug 2.2調(diào)試BIOS程序后按回車(chē)，其中CS寄存器信息行中的2.2.1在Co nsole

5、 窗口中輸入調(diào)試命令 sregs=0xf000 ”表示 CS寄存器的值為 OxfOOO。2.2.2輸入調(diào)試命令r后按回車(chē)，顯示當(dāng)前CPU中各個(gè)通用寄存器的值。其中“ rip:OxOOOOOOOO:OOOOfffO ”表示 IP 寄存器的值為 OxfffO 。2.2.3輸入調(diào)試命令 xp /1024b 0x0000，查看開(kāi)始的1024 個(gè)字節(jié)的物理內(nèi)存。在Console 中輸出的這1K物理內(nèi)存的值都為 0 ,說(shuō)明BIOS中斷向量表還沒(méi)有被加載到此處。2.2.4輸入調(diào)試命令xp /512b 0x7c00，查看軟盤(pán)引導(dǎo)扇區(qū)應(yīng)該被加載到的內(nèi)存位置。輸出的內(nèi)存值都為0 ,說(shuō)明軟盤(pán)引導(dǎo)扇區(qū)還沒(méi)有被加載到此

6、處。中MXm-.m4i#Br*4il MH4wMjimMp：hMKLMVOzw-MMUUP-MwM豪IMuflH十4ITwNHRIhrM可以驗(yàn)證BIOS第一條指令所在邏輯地址中的段地址和CS寄存器值是一致的，偏移地址和IP寄存器值是一致的。由于內(nèi)存還沒(méi)有被使用，所以其中的值都為0。2.3調(diào)試軟盤(pán)引導(dǎo)扇區(qū)程序2.3.1.輸入調(diào)試命令 vb 0x0000:0x7c00，添加斷點(diǎn)2.3.2.輸入調(diào)試命令c繼續(xù)執(zhí)行2.3.3.輸入調(diào)試命令sreg 驗(yàn)證CS寄存器（0x0000 ）的值。2.3.4. 輸入調(diào)試命令r驗(yàn)證IP 寄存器（0x7c00 ）的值。2.3.5輸入調(diào)試命令 xp /1024b 0x0

7、000驗(yàn)證此時(shí)BIOS中斷向量表已經(jīng)被載入。4UAJmFTMiir個(gè)丹ibfEd1MShit 4*wWMM VwClFFHulrrLHWiy :Mlhr re-hs1914? Nr4wiiMN.nTIHellmUINriWOeTMRfWbilbi0k*IliaiHhRmMNhhi!kLHkWNkTIH&.1BidHVB-JBRd fl2.3.6.輸入調(diào)試命令 xp /512b 0x7c00顯示軟盤(pán)引導(dǎo)扇區(qū)程序的所有字節(jié)碼。237輸入調(diào)試命令 xp /512b 0x0600 驗(yàn)證圖3-2中第一個(gè)用戶可用區(qū)域是空白的。238輸入調(diào)試命令 xp /512b 0x7e00 驗(yàn)證圖3-2中第二個(gè)用戶可用

8、區(qū)域是空白的。p pr!iT|nM!i1!PriliJiJULLi x2.3.9自己設(shè)計(jì)兩個(gè)查看內(nèi)存的調(diào)試命令，驗(yàn)證這兩個(gè)用戶可用區(qū)域的高地址端是空白的。(1) xp /512b 0x7f00(2) xp /512b0x07002.3.10輸入調(diào)試命令xp /512b 0xa0000 驗(yàn)證圖3-2 中上位內(nèi)存已經(jīng)被系統(tǒng)占用。M41iLaIUaII :ta-iiJiLMMMl Mi Ch1UK* 辯11* Ffiffc-rr *!*kd-FkrrwTiTlad!* =WXlUKili：2.3.11自己設(shè)計(jì)一個(gè)查看內(nèi)存的調(diào)試命令，驗(yàn)證上位內(nèi)存的高地址端已經(jīng)被系統(tǒng)占用。xp /512b OxbOOO

9、O ITur-rHrfK.TiT*13和failttalfDeHAbirAnri44t n-fiInrffl-ff154MFfcFFVkFffl-ffMud fNrdN.j*r斗？J3h=ur-rNwrcii.IaIE Killdi4M !rpavrHKTfHrrre-riMJMfB-ff5H4isfH條卜!1hIp.4ikH.LI4ifrWn-iri：注：查看loader.bin文件的大小應(yīng)在屬性”對(duì)話框中看。2.4調(diào)試加載程序使用查看虛擬內(nèi)存的調(diào)試命令x /1wx 0x80001117查看內(nèi)存中保存的 32位函數(shù)入口地址,在 Con sole 窗口中會(huì)輸出：0x00000000800011

10、17 : 0x800*2.5調(diào)試內(nèi)核在“監(jiān)視”窗口中可以看到KiSystemStartupvoid (PVOID) 0x800* KiSystemStartup2.6 EOS啟動(dòng)后的狀態(tài)和行為三、綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)或結(jié)論1.為什么EOS操作系統(tǒng)從軟盤(pán)啟動(dòng)時(shí)要使用 一個(gè)可以嗎？它們各自的主要功能是什么？函數(shù)地址為vaid (PVOID) 0x80018130 OfiSyitmStwftupboot.bin 和loader.b in兩個(gè)程序？使用如果將loader.bin的功能移動(dòng)到 boot.bin文件中，則boot.bin文件的大小是否仍然能保持小于512字節(jié)?答：在IDE環(huán)境啟動(dòng)執(zhí)行 EOS操作系

11、統(tǒng)時(shí)，會(huì)將boot.bin ，loader.bin, kernal.dll 三個(gè)二進(jìn)制寫(xiě)入軟件鏡像文件中，然后讓虛擬機(jī)來(lái)執(zhí)行軟盤(pán)中的EOS操作系統(tǒng)，使用其中一個(gè)是不能運(yùn)行的。2. 為什么軟盤(pán)引導(dǎo)扇區(qū)程序選擇將loader.bin 加載到第一個(gè)可用區(qū)域的 0x1000處呢？這樣做有什么好處？這樣做會(huì)對(duì)loader.b in 文件的大小有哪些限制。答：用戶只用兩個(gè)可用區(qū)域，加載位置非此即彼。第一個(gè)可用用戶區(qū)是低地址區(qū)，且空間 大小比較小，適合容納小文件，所以我們選擇將占用空l(shuí)oder.bin加載到第一用戶區(qū)。優(yōu)點(diǎn)：低地址開(kāi)始，便于搜索查找小文件占用小空間，節(jié)約資源。限制:loder.bin文件必須

12、小 于 1c00k 。實(shí)驗(yàn)3進(jìn)程的創(chuàng)建一、綜合實(shí)驗(yàn)的目的與要求練習(xí)使用EOSAPI函數(shù)CreateProcess 創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，掌握創(chuàng)建進(jìn)程的方法，理解進(jìn)程和 程序的區(qū)別。調(diào)試跟蹤 CreateProcess 函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程，了解進(jìn)程的創(chuàng)建過(guò)程，理解進(jìn)程 是資源分配的單位。二、實(shí)驗(yàn)正文1準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)2練習(xí)使用控制臺(tái)命令創(chuàng)建EOS應(yīng)用程序的進(jìn)程Hello.exe應(yīng)用程序輸出結(jié)果個(gè)應(yīng)用程序的進(jìn)程3練習(xí)通過(guò)編程的方式讓?xiě)?yīng)用程序創(chuàng)建另 可知子進(jìn)程結(jié)束后，父進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行The process exit ulth 0*4 調(diào)試 CreateProcess 函數(shù)在“反匯編”窗口的左側(cè)顯示的虛擬地址中看到所有指令

13、的虛擬地址都大于0x80000000 ,說(shuō)明內(nèi)核(kernel.dll ) 處于高2G的虛擬地址空間中。OiSOOlldSc查看ma in函數(shù)的指令所在的虛擬地址都是小于0x80000000，說(shuō)明應(yīng)用程序(eosapp.exe )處于低2G的虛擬地址空間中。 余工山匚氓5 調(diào)試 PsCreateProcess 函數(shù)進(jìn)程執(zhí)行的結(jié)果riel lOiWOtrldf 1 Hellouarldf ZHelo.uorId! 3Hel lo, war Id f 4He 1lo,uarld! S Bye -bye!The process exit uith 0L繪制一幅進(jìn)程創(chuàng)建過(guò)程的流程圖。提供的源代碼基礎(chǔ)上

14、時(shí)創(chuàng)建10個(gè)進(jìn)程。6練習(xí)通過(guò)編程的方式創(chuàng)建應(yīng)用程序的多個(gè)進(jìn)程多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的結(jié)果：有結(jié)果顯示可知有兩個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行三、綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)或結(jié)論1.在源代碼文件 NewTwoProc.c進(jìn)行修改，要求使用 hello.exe 同修改結(jié)果如下圖所示：1 laworld* 3)louarld* 3I la rwar Id* 1I la,world? 4I LauorId! 4 llauarId* 411口uarLdf AI Lo,Morld* 4I lowarIdT 4The processThe processThe processOne ex it uith 0. tuo ex It ulth 0.3

15、 exit withThe process 4 exit with 0”Thfi process 5 exit with 0,The process 6 exit with 0, The process 7 ex it ultb 0. The process H exit ulth 氛The process 9 ex it with 0.The process16 exit uith 0,部分修改代碼如下圖所示：（“”部分為相似的4-9進(jìn)程代碼）if (CreateProcess(A:Hello.exe, NULL, 0, & Startupl nfo, & Procl nfoOne)& Cr

16、eateProcess(A:Hello.exe, NULL, 0, & StartupI nfo, & ProcI nfoTwo)& CreateProcess(A:Hello.exe, NULL, 0, & Startupinfo, & Proclnfo3) & CreateProcess(A:Hello.exe, NULL, 0, & Startupinfo, & Proclnfo10) WaitForSi ngleObject(Proc InfoOne.P rocessHa ndle, INFINITE);WaitForSi ngleObject(Procl nfoTwo.Process

17、Ha ndle, INFINITE);WaitForSingleObject(ProcInfo3.ProcessHandle, INFINITE);WaitForSingleObject(ProcInfo10.ProcessHandle, INFINITE);GetExitCodeProcess(ProcInfoOne.ProcessHandle, &ulExitCode);GetExitCodeProcess(ProcInfo3.ProcessHandle, &u lExitCode);printf(nThe process 3 exit with %d.n, ulExitCode); Ge

18、tExitCodeProcess(ProcInfo10.ProcessHandle, & ulExitCode);printf(nThe process 10 exit with %d.n, ulExitCode);CloseHa ndle(Procl nfoOn e.ProcessHa ndle);CloseHa ndle(Procl nfoTwo.ThreadHa ndle);CloseHandle(ProcInfo3.ProcessHandle);CloseHandle(ProcInfo3.ThreadHandle);CloseHandle(ProcInfo10.ProcessHandl

19、e);CloseHandle(ProcInfo10.ThreadHandle);2.在 PsCreateProcess 函數(shù)中調(diào)用了 PspCreateProcessEnvironment 函數(shù)后又 先后 調(diào)用了 PspLoadProcesslmage 和PspCreateThread 函數(shù)，學(xué)習(xí)這些函數(shù)的主要功能。能夠交換這些函數(shù)被調(diào)用的順序嗎？答：PspCreateProcessEnvironment創(chuàng)建了進(jìn)程控制塊，地址空間和分配了句柄表，PspLoadProcesslmage將進(jìn)程的可執(zhí)行映象加載的到了進(jìn)程的地址空間中，PspCreateThread 創(chuàng)建了進(jìn)程的主線程。這三個(gè)函數(shù)知道

20、自己從哪里開(kāi)始執(zhí)行，執(zhí)行哪些 指令，因此不能交換它們的順序。實(shí)驗(yàn)4線程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換一、綜合實(shí)驗(yàn)的目的與要求調(diào)試線程在各種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換過(guò)程，熟悉線程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換。通過(guò)為線程增加掛起狀態(tài)，加深對(duì)線程狀態(tài)的理解。二、實(shí)驗(yàn)正文i準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)2調(diào)試線程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過(guò)程2.1線程由阻塞狀態(tài)進(jìn)入就緒狀態(tài)“ *Thread ” State 域的值為 3 （ WagingQ葉其 血玄，雙向鏈表項(xiàng) StateListEntryhWKt血牝的Next和Prev指針的值都不為0屮“潁脈戰(zhàn)，說(shuō)明這個(gè)線程還處于阻塞狀態(tài)，并在StartAddr 域的值為StartAddr 0x800 lSe9a 說(shuō)明這個(gè)線程就某個(gè)同步對(duì)象的等待

21、隊(duì)列中;lopC on soleDispatchThread 是控制臺(tái)派遣線程。按F10調(diào)試，此時(shí)的Next和Prev指在“調(diào)用堆?！贝翱谥须p擊PspU nwaitThread函數(shù)對(duì)應(yīng)的堆棧項(xiàng)，State 域的值為0 （ Zero ）嚴(yán):八巳，雙向鏈表項(xiàng) StateListEntryEtateListEntry 針的值都為0,說(shuō)明這個(gè)線程已經(jīng)處于游離狀態(tài)。按F5繼續(xù)執(zhí)行，在PspReadyThread函數(shù)中的斷點(diǎn)處中斷。按F10單步調(diào)試直到此函數(shù) a1 vva w ji一 ! an的最后。此時(shí)State 域的值為1（ +Re（ady）5怙燒，雙向鏈表項(xiàng)StateListEntry 的Next和

22、Prev指針的值都不為 0戶圖03 ，說(shuō)明這個(gè)線程已經(jīng)處于就緒狀態(tài)，并已 經(jīng)被放入優(yōu)先級(jí)為 24的就緒隊(duì)列中。2.2線程由運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入就緒狀態(tài) 2.3線程由就緒狀態(tài)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài) 2.4線程由運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入阻塞狀態(tài) 3為線程增加掛起狀態(tài)suspend 31Suspend t hredd (31) KLii:cex 營(yíng).31Besuine threadOl) success.三、綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)或結(jié)論1思考一下，在本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)loop線程處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，EOS中還有哪些線程， 它們分別處于什么狀態(tài)?？梢允褂每刂婆_(tái)命令pt查看線程的狀態(tài)。答：有一個(gè)優(yōu)先級(jí)為 0的空閑線程處于就緒狀態(tài)，8個(gè)優(yōu)先級(jí)為24的控制

23、臺(tái)線程處于阻塞狀態(tài)，1個(gè)優(yōu)先級(jí)的24的控制臺(tái)派遣線程處于阻塞狀態(tài)。2.當(dāng)loop線程在控制臺(tái)1中執(zhí)行，并且在控制臺(tái)2中執(zhí)行suspend命令時(shí)，為什么控 制臺(tái)1中的loop線程處于就緒狀態(tài)而不是運(yùn)行狀態(tài)？答：在控制臺(tái)2中執(zhí)行suspend命令時(shí)，優(yōu)先級(jí)為 24的控制臺(tái)2線程搶占處理器，即控 制臺(tái)2線程處于運(yùn)行狀態(tài)，因此此時(shí)loop處于就緒狀態(tài)。3總結(jié)一下在圖5-3中顯示的轉(zhuǎn)換過(guò)程，哪些需要使用線程控制塊中的上下文，哪些不需要使用，并說(shuō)明原因。答：就緒t運(yùn)行，運(yùn)行t就緒，運(yùn)行t阻塞需要使用TCB因?yàn)檫@些過(guò)程有線程調(diào)進(jìn)或調(diào)出處理機(jī)的過(guò)程，新建t就緒，阻塞t就緒不需要使用TCB上下文，因?yàn)闆](méi)有占用處

24、理機(jī)資源。4.請(qǐng)讀者找出這些轉(zhuǎn)換過(guò)程的原語(yǔ)操作（關(guān)中斷和開(kāi)中斷）是在哪些代碼中完成的。答：IntState=KeEnablelnterrupts（FALSE）;/關(guān)中斷KeEn ableI nterrupts（ In tState）;/開(kāi)中斷實(shí)驗(yàn)5進(jìn)程的同步一、綜合實(shí)驗(yàn)的目的與要求使用EOS的信號(hào)量， 編程解決生產(chǎn)者一消費(fèi)者問(wèn)題，理解進(jìn)程同步的意義。調(diào)試跟蹤EOS信號(hào)量的工作過(guò)程，理解進(jìn)程同步的原理。修改EOS的信號(hào)量算法，使之支持等待超時(shí)喚醒功能，加深理解進(jìn)程同步的原理。二、實(shí)驗(yàn)正文1準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)2使用EOS的信號(hào)量解決生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題 3調(diào)試EOS信號(hào)量的工作過(guò)程3.1創(chuàng)建信號(hào)量PsI ni

25、 tializeSemaphore函數(shù)中用來(lái)初始化信號(hào)量結(jié)構(gòu)體成 員的值，應(yīng)該和傳入 CreateSemaphore函數(shù)的參數(shù)值是一致的。Iciti日I匚ost 二 4日Maximum匚cunt 二血3 晁maphow 二 P茸EMAPHOREChtSOSfbafO單步調(diào)試PsInitializeSemaphore函數(shù)執(zhí)行的過(guò)程，函數(shù)的調(diào)用層次:PsTnrti a I izeSemaphoreiPspOnCreateSerndphoreObjectC3.2等待、釋放信號(hào)量 3.2.1等待信- 號(hào)量 （不阻塞）II Semaphore-Count = 0x9完成PsWaitForSemaphor

26、e 函數(shù)中所有操作。Empty的計(jì)數(shù)減少了 1 （由10變?yōu)榱?9 ）Serra phore-* C ount 二 Oxa3.2.2釋放信- 號(hào)量（不喚醒）完成PsReleaseSemaphore函數(shù)中的所有操作。Full計(jì)數(shù)增加了 1 （由0變?yōu)榱?1 ）。Semaphore-* 匚 aunt = 0x0 Semaphore-Cou nt = 0x1323等待信號(hào)量(阻塞)在“調(diào)用堆?！贝翱谥须p擊Producer函數(shù)所在的堆棧幀，綠色箭頭指向等待Empty信號(hào)量的代碼行，查看 Producer函數(shù)中變量i的值為14 ,表示生產(chǎn)者線程正在嘗試生產(chǎn)14在“調(diào)用堆?！贝翱谥须p擊PsWaitForS

27、emaphore 函數(shù)的堆棧幀，查看 Empty信號(hào)量計(jì)數(shù) -(Semaphore-Count)的值為-釋放信- 號(hào)量(喚醒)Consumer函數(shù)中變量i的值為4 ,說(shuō)明已經(jīng)消費(fèi)了 4號(hào)產(chǎn)品。.=-I查看 PsReleaseSemaphore 函數(shù)中 Empty 信號(hào)量計(jì)數(shù)(Semaphore-Count)的值為-1，和 ，亠Semaphore- = Count 二 Oxffffffff I生產(chǎn)者線程被阻塞時(shí)的值是一致的。單步調(diào)試PsReleaseSemaphore函數(shù)，Empty計(jì)數(shù)的值已經(jīng)由-1增加為了 05亡maphore-A 匚gunt 二 OicIfiTffff ern

28、aphoxe-Courrt = 0x04修改EOS的信號(hào)量算法(1) 修改 PsWaitForSemaphore 函數(shù)：if (Semaphore-Cou nt 0)Semaphore-Co un t-;flag=STATUS_SUCCESS; elseflag=PspWait (&Semaphore-WaitListHead,Milliseco nds);KeE nable In terrupts(I ntState);return flag;(2) 修改 PsReleaseSemaphore 函數(shù)：while(!ListlsEmpty(&Semaphore-WaitListHead)&(R

29、eleaseCou nt)PspWakeThread(&Semaphore-WaitListHead, STATUS_SUCCESS);PspThreadSchedule();ReleaseCo un t-;Semaphore-Co un t=Semaphore-Co un t+ReleaseCo unt;Status = STATUS_SUCCESS;KeEn ableI nterrupts(l ntState);return Status;測(cè)試結(jié)果：根據(jù)文檔中的測(cè)試方法可看到結(jié)果中有兩個(gè)消費(fèi)者Consume a QConsume a 1Frnduce a ZProduce a 3Produ

30、ce a 1Prnrluce 3 5ConsuMer a ZConsune a 3Proea1GPhodlUCnea11Producea1Z匚口 TISXLiq七GC 口 T1SUPK?7尸r id nt zmfV13C； 口 hlunProduce a 7Produce a 8Produce a 3Consune a 4Consune a 5三、綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)或結(jié)論1. 思考在 ps/semaphore.c文件內(nèi)的 PsWaitForSemaphore 和 PsReleaseSemaphore 函數(shù) 中，為什么要使用原子操作？答：EOS內(nèi)核中維護(hù)了大量?jī)?nèi)核數(shù)據(jù)，正是這些數(shù)據(jù)描述了EOS操作系統(tǒng)

31、的狀態(tài)如果有一組相互關(guān)聯(lián)的內(nèi)核數(shù)據(jù)共同描述了這個(gè)操作系統(tǒng)的某個(gè)狀態(tài)，那么在修改這樣一組內(nèi)核數(shù) 據(jù)時(shí)就必須保證一致性。這就要求修改這部分?jǐn)?shù)據(jù)的代碼在執(zhí)行過(guò)程中不能被打斷，這種 操作叫做“原語(yǔ)操作”。2. 根據(jù)本實(shí)驗(yàn)3.3.2 節(jié)中設(shè)置斷點(diǎn)和調(diào)試的方法，自己設(shè)計(jì)一個(gè)類(lèi)似的調(diào)試方案來(lái)驗(yàn)證消費(fèi)者線程在消費(fèi)24號(hào)產(chǎn)品時(shí)會(huì)被阻塞，直到生產(chǎn)者線程生產(chǎn)了24號(hào)產(chǎn)品后，消費(fèi)者線程才被喚醒并繼續(xù)執(zhí)行的過(guò)程。答:Consunc：a1?ConsumtdL18ConsuneConsuncaConsunc:aConsuneaConsuncaZ3生產(chǎn)到23號(hào)產(chǎn)品后，進(jìn)程阻塞。實(shí)驗(yàn)6時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度一、綜合實(shí)驗(yàn)的目的與要求調(diào)試

32、EOS的線程調(diào)度程序，熟悉基于優(yōu)先級(jí)的搶先式調(diào)度。 為EOS添加時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度，了解其它常用的調(diào)度算法。二、實(shí)驗(yàn)正文1準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)2閱讀控制臺(tái)命令“ rr ”相關(guān)的源代碼3調(diào)試線程調(diào)度程序3.1調(diào)試當(dāng)前線程不被搶先的情況查看ThreadFunction函數(shù)中變量pThreadParameter-Y 的值應(yīng)該為0 ,說(shuō)明正在調(diào)試的是第0個(gè)新建的線程。*小心八二丄按2次F5的循環(huán)輸出的內(nèi)容:StartAddr = 0x8001Sbf3 ,Priority = 0x3,State w 0x2rRemainderTiAs - 0x6 VyaitStatus = QxOr以二進(jìn)制格式查看就緒位圖的值/t F

33、spRcadyBiUap 100000001HighestPriorityBitSca nReverse 函數(shù)會(huì)從就緒位圖中掃描最高優(yōu)先級(jí)，并保存在變量 中。查看變量 HighestPriority 的值為 8。.叫一 一 二_Thread 0 (B)： 3043363.2調(diào)試當(dāng)前線程被搶先的情況激活虛擬機(jī)窗口，可以看到第0個(gè)新建的線程正在執(zhí)行。在“監(jiān)視”窗口中查看就緒位圖的值為1000000000000000100000001，說(shuō)明此時(shí)在優(yōu)先級(jí)為 24的就緒隊(duì)列中存在就緒線程。在“監(jiān)視”窗口中添加表達(dá)式“ ListGetCount(&PspReadyListHeads24)，其值為 1，說(shuō)明

34、優(yōu)先級(jí)為 24 的就緒隊(duì)列中只有一個(gè)就緒線程。掃描就緒位圖后獲得的最高優(yōu)先級(jí)的值HighestPriority也就應(yīng)該是 24。顯示 0x18=24/l FxpRt|込吊y 二 W竟Li EtGftCourLt (AFpReadyLi stHc80x13Li stGetCcunt CftFipReadyLi stHe&ds 24)0x1、Liyuni(址即肌tdyLi0x0Li 就GttOucA (APipHtidyLi z (Mt 皿) OiH繼續(xù)調(diào)試優(yōu)先級(jí) 24的線程已經(jīng)進(jìn)入了“運(yùn)行”狀態(tài)。4為EOS添加時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度修改部分代碼：VOID PspRoundRobin( VOID )if(

35、NULL!=PspCurrentThread&Running=PspCurrentThread-State) PspCurrentThread-RemainderTicks-;if (0 = PspCurrentThread-RemainderTicks) PspCurrentThread-RemainderTicks = TICKS_OF_TIME_SLICE; if(BIT_TEST(PspReadyBitmap, PspCurrentThread-Priority) PspReadyThread(PspCurrentThread); 測(cè)試：能看到20個(gè)線程輪流執(zhí)行的效果Thread 0

36、(9)：:ZZ044Thread 1 (B):Z1929Thread 2 (6):；21993Thread 3 (8：:ZE045Thread 4 (8)：:220G3Thread 5 (8)：；Z1604Thread b 【日):22432Thread 7 (8):21556Thread 8 (8)；ZZ299Thread 勺曲”:Z173?Threadie：Z2059Thread11(0)：ZZ561Thread12(6)：Z16G2Thread13CHJ ：22091Thread14：21767Thread15：Z1563TJiread16(8)：Z257BThread17(8)：ZIQ

37、ZAThread16(0)：21836Thread19：213765修改線程時(shí)間片的大小執(zhí)行的效果:參數(shù)=100Thread 0 8)ZZ2B0Thread 1 (8)：ZZ431Thread Z (8)ZZ045Thread 3 (B)zz3oeThread 4ZZ9BBThread 5 (8)：ZZ2iThread 6 :ZZS31Thread 7 (8)Z1337Thread 8 (8)ZZ6Z4Thread 孑(8)ZZS%Thread 10 (GtZ1B79Thread 11 (S)ZZ53BThread 1Z B)Z17B6Thread 13 (B)ZZ164Thread H (6

38、)2Z465Thread 15 恂，;ZZ043Thread 16 (B)ZZ55ZThread 17 (8)：ZZZMThread 18 (B)ZZ733Thread 19 G)：ZZ07S參數(shù)=20Thrend G(8：1第5?Thread 1(3）：EQ369Thread 2佃）：20535T)read 3(S）：Z0Z78Thread 4(8ZOZllThread 5(8）：僦56Thread 6(3）：63?TJiread 7(9）：Z0Z59Thread 8(8）：zezyzThread 3(8）：EG39QThread 108)：205BThread 11 (8)：2064TJt

39、read 12 (B)：1931Thread 13 (B)：2053Thread 14 (8)：2636Thread 15 (B)；Z03ZTJiread 16 (8)：Z017T)rrad 1?(B)：2625TJiread 1a（B)：ZG15Thread 1勺（8)；2G3?ThrcAd Thread Thread Thread ThreadThread ThreadThread Thread Thread Thread Thread Thread ThrAd Thread Thread Thread Thread Thread0 (8);1 (8)：Z:3：4 (B)：5 CB)：6

40、CB)：7：8:3 (8)：10 (8)11 (B)12 pnPage Count： B176.Kef*ory Count： B17 * 40% = 334BHH% Byte,ISeroed Pge Count: Q.Tree Page Count: 71Z6.Used Pdge Count: 1050.可知其空閑頁(yè)為7126,零頁(yè)鏈表為0，已用表為1050.按F10單步調(diào)試 MiFreePages函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程，結(jié)果如圖pnPage Cmnt ： B1L肚.Heraury Count 0176 * 4&9E = 3348889& By te ZerQEd Fage Count 0.Free

41、Fage Count： 71Zb,Used Page Count 1050aw啊nnn用 AJter ftJ IDcate line Page 睜優(yōu)忖忖Page Caunt: 0,Free Page Count: 7125, Used Page Count: 1051.可知其再分配1頁(yè)后，空閑頁(yè)為 7125，零頁(yè)鏈表為0，已用表為1051，即用空閑頁(yè)分配,沒(méi)用零頁(yè)鏈表分配。4閱讀控制臺(tái)命令“ vm相關(guān)的源代碼，并查看其執(zhí)行的結(jié)果輸入命令“ A: LoopApp.exe 后按回車(chē)。此時(shí)就使用EOS應(yīng)用程序文件LoopApp.exe創(chuàng)建了一個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程，由于此進(jìn)程執(zhí)行了一個(gè)死循環(huán)，所以此進(jìn)程不會(huì)

42、結(jié)束執(zhí)行，除非關(guān)End less loop.5在系統(tǒng)進(jìn)程中分配虛擬頁(yè)和釋放虛擬頁(yè)Qx白QOQ3QOO調(diào)試釋放虛擬頁(yè)的過(guò)程：BaseAddress由初始化的變成了 B aseAd d re, s=OxaOOOSa 20, 和 Regi on Size 由初始化的尺亡9心廣5| _ 0辺 變成了RegionSiie=(h aOOOSd le, 在調(diào)用 MmAllocateVirtualMemory 函數(shù)時(shí)將 RegionSize 參數(shù)的值設(shè)置為PAGE_SIZE*2+1,觀察“輸出”窗口中轉(zhuǎn)儲(chǔ)的信息，輸出文本略。 三、綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)或結(jié)論1. 在本實(shí)驗(yàn) 3.3 中，如果分配了物理頁(yè)后，沒(méi)有回收，會(huì)對(duì)

43、EOS 操作系統(tǒng)造成什么樣的影響？目前EOS操作系統(tǒng)內(nèi)核函數(shù) MiAllocateAnyPages能處理所有物理頁(yè)被分配完畢的 情況嗎？答：(1) 會(huì)造成自由頁(yè)鏈表和零鏈表不斷減少，甚至為空。所有物理頁(yè)都分配完畢的現(xiàn)象。(2) 不能。2. 嘗試從性能的角度分析內(nèi)核函數(shù)MiAllocateAnyPages和MiAllocateZeroedPages。嘗試從安全性的角度分析分配零頁(yè)的必要性。答： MiAllocateAnyPages 分配物理頁(yè)。首先從空閑頁(yè)鏈表中分配，如果分配空閑鏈表不足 則再?gòu)牧沩?yè)鏈表分配。MiAllocateZeroedPages首先從零頁(yè)鏈表中分配，如果零頁(yè)不足則從 空閑鏈

44、表分配。3. 觀察本實(shí)驗(yàn)3.4中使用“ vm”命令輸出的系統(tǒng)進(jìn)程的虛擬地址描述符，可以看到在2號(hào)描述符和 3 號(hào)描述符之間有兩個(gè)虛擬頁(yè)的空隙，嘗試結(jié)合虛擬頁(yè)的分配和釋放說(shuō)明產(chǎn)生 這個(gè)空隙的原因。答：產(chǎn)生空隙是由于虛擬頁(yè)被釋放而造成的。在啟動(dòng)時(shí)會(huì)有一個(gè)初始化線程在初始化完畢 之后就退出了，線程的堆棧所占用的虛擬頁(yè)也就被釋放了。4. 在本實(shí)驗(yàn) 3.5 中，調(diào)用 MmAllocateVirtualMemory 函數(shù)分配虛擬頁(yè)時(shí)只使用了MEM_RESERVE標(biāo)志，沒(méi)有使用 MEM_COMMIT標(biāo)志，嘗試說(shuō)明這兩個(gè)標(biāo)志的區(qū)別。答：使用MEM_RESERVE標(biāo)志分配虛擬頁(yè)時(shí)，沒(méi)有為其映射實(shí)際的物理頁(yè)。使用

45、 MEM_COMMIT 標(biāo)志分配虛擬頁(yè)時(shí)，會(huì)為其映射實(shí)際的物理頁(yè)。實(shí)驗(yàn) 8 分頁(yè)存儲(chǔ)器管理一、綜合實(shí)驗(yàn)的目的與要求學(xué)習(xí) i386 處理器的二級(jí)頁(yè)表硬件機(jī)制，理解分頁(yè)存儲(chǔ)器管理原理。查看 EOS 應(yīng)用程序進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程二級(jí)頁(yè)表映射信息，理解頁(yè)目錄和頁(yè)表的管理方式。 編程修改頁(yè)目錄和頁(yè)表的映射關(guān)系，理解分頁(yè)地址變換原理。二、實(shí)驗(yàn)正文1 準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)2 查看 EOS 應(yīng)用程序進(jìn)程的頁(yè)目錄和頁(yè)表 驗(yàn)證結(jié)果與指導(dǎo)教程的二級(jí)頁(yè)表映射信息結(jié)果相同。(輸出文本略)輸出文本略)3 查看應(yīng)用程序進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程并發(fā)時(shí)的頁(yè)目錄和頁(yè)表4查看應(yīng)用程序進(jìn)程并發(fā)時(shí)的頁(yè)目錄和頁(yè)表（輸出文本略）5在二級(jí)頁(yè)表中映射新申請(qǐng)的物理頁(yè)（輸出

46、文本略）三、綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)或結(jié)論1.觀察之前輸出的頁(yè)目錄和頁(yè)表的映射關(guān)系，可以看到頁(yè)目錄的第0x300個(gè)PDE映射的頁(yè)框號(hào)就是頁(yè)目錄本身，說(shuō)明頁(yè)目錄被復(fù)用為了頁(yè)表。而恰恰就是這種映射關(guān)系決定了4K的頁(yè)目錄映射在虛擬地址空間的0xC0300000-0xC0300FFF,4M的頁(yè)表映射在0xC0000000-0xC03FFFFF?，F(xiàn)在，假設(shè)修改了頁(yè)目錄，使其第0x100個(gè)PDE映射的頁(yè)框號(hào)是頁(yè)目錄本身，此時(shí)頁(yè)目錄和頁(yè)表會(huì)映射在4G虛擬地址空間的什么位置呢？答：頁(yè)目錄占用1個(gè)物理頁(yè)，頁(yè)框號(hào)是0x409.頁(yè)表占用5個(gè)物理頁(yè)，頁(yè)框號(hào)是0x41D,0x401，0x403，0x404，0x402.2思考頁(yè)式存儲(chǔ)管理機(jī)制的優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：虛存量大，適合多道程序運(yùn)行，動(dòng)態(tài)頁(yè)式管理提供了內(nèi)外存統(tǒng)一管理的虛存實(shí)現(xiàn)方式。內(nèi)存利用率高，不要求作業(yè)連續(xù)存放，有效地解決了內(nèi)存碎片問(wèn)題。缺點(diǎn)：要進(jìn)行頁(yè)面中斷缺頁(yè)中斷等處理，系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)較大，有可能產(chǎn)生”抖動(dòng)”現(xiàn)象。地址變換機(jī)構(gòu)復(fù)雜，一般采用硬件實(shí)現(xiàn)，添加了機(jī)器成本。實(shí)驗(yàn)10磁盤(pán)調(diào)度算法一、綜合實(shí)驗(yàn)的目的與要求通過(guò)學(xué)習(xí)E