一个操作系统的实现55扩充内核实验报告Word格式文档下载.docx
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1、扩充内核
2、了解如何将c语言和汇编语言结合起来
3、进一步了解中断机制
（二）实验内容
认真阅读章节资料，了解如何导入导出全局变量，在c语言和汇编之间传递参数，并且了解makefile文件的语法，学会变异和链接整个操作系统工程。
掌握中断处理的添加。
2、实验环境及实验步骤
（本次实验所使用的器件、仪器设备等的情况；
具体的实验步骤）
实验环境：
1.ubuntu12.04
2.bochs、freedos以及一系列实验过程中需要用到的文件。
实验过程分析
（详细记录实验过程中发生的故障和问题，进行故障分析，说明故障排除的过程及方法。
根据具体实验，记录、整理相应的数据表格、绘制曲线、波形等）
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5.5.1切换堆栈和gdt
首先要了解全局变量的导入和导出
导出：
global
导入：
extern
首先在start.c中有一个cstart（）函数。
使用memcpy函数将LOADER中的GDT复制到新的GDT中。
其他步骤地具体含义我已经写在了注释里。
Memcpy函数我们都非常熟悉。
memcpy（目的，源，长度）
在kernel.asm中我们导入并调用它
并且切换堆栈
就完成了我们的目标
编译后运行是没有什么反应的。
我们把显示字符串的代码disp_str加进来，就可以了。
这是第三章的内容。
在start.c中调用它即可
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5.5.2整理文件夹
整理以后觉得好像更进了一步，至少可能上去像那么一回事了
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5.5.3Makefile
用mekafile文件可以直接编译链接整个操作系统，就不用每次都要敲很多命令了。
makefile最重要的语法是：
target:
prerequisites
command
意思是要想得到target，要执行command.
target依赖于prerequisites,prerequisites中至少有一个文件比target文件新时，command才被执行
直接输入make的话也可以，会从第一个名字所代表的动作开始执行。
之后将makefile直接放到父目录里。
代码5.33（g/makefile）添加了一些功能，例如反汇编。
通过makebuilding或者makeimage，可以直接把引导扇区、loader.bin和kernel.bin写入虚拟软盘
我们来试一试
会报错。
为什么呢？
因为我们是64位操作系统。
ld指令有一个选项：
--oformat
output_format，用于指定输出文件的格式。
输入文件./kernel/kernel.o等是elf32格式，当前系统是64位，而ld默认生成的文件格式是elf64-x86-64；
默认生成的文件格式是elf64-x86-64
所以可以在gcc后面加-m32,在ld后面加-melf_i386,如图
就可以成功make
接着再执行bochs那些
成功
5.5.4添加中断处理
接下来我们要干吗呢？
重大目标应该是实现一个进程。
进程必须是可控制的，所以就涉及到进程和操作系统之间的转换。
因为只有一个cpu，所以同一时刻是客户进程和操作系统进程之一在运行。
所以要实现进程，需要一种控制权转换机制，这种机制就是中断
近期目标：
添加中断处理
要做的工作有两项：
设置8259a和建立idt
（1）在i8259.c中设置了8259a，设置8259a是为了设置某些中断请求是否屏蔽以及不同中断对应的中断向量号。
我们要用到kliba,asm中的out_byte函数（对端口写）另外还有in_byte（读）
声明都放在/include/proto.h中
（2）然后还要修改makefile。
1、添加新目标i8259.o2、kernel/start.o依赖关系稍有变化。
gcc–M可以自动生成依赖关系
（3）初始化idt_ptr，和gdt差不多。
全局变量声明都放在/include/global.c中了。
GATE的定义在protect.h中，idt[IDT_size]是一个门描述符数组，定义在global.h中。
所以&
idt为idt首地址。
（4）在kernel.asm中加载idt_ptr到idtr
但是idt中还没有内容。
对异常处理的总体思想：
如果有errorcode,直接把向量号压栈，然后执行一个函数exception_handler;
如果没有erorcode,则先压入一个0xFFFFFF,再把向量号压栈并随后执行exception_handler。
原型：
exception_handler（intvec_no,interr_code,inteip,intcs,inteflags）;
发生中断后，
（1）从中断信息中取得中断类型码。
（2）标志寄存器eflags的值入栈，因为在中断过程中要改变标志寄存器的值，所以先将其保存在栈中。
（3）设置标志寄存器IF和TF位为0，为了防止在此中断中再来其他外部中断。
（4）cs,eip,errorcode入栈。
（5）根据中断类型码在IDT中找到中断门（执行代码）。
以上是硬件做的
我们怎么写才能让硬件去IDT中找到相应的描述符然后去执行中断处理代码呢？
（6）首先要初始化描述符。
中断向量值和类型是在protect.h中定义的。
以divide为例
再在protect.c中
调用是这样的（在protect.c中的init_prot函数中，init_8259a（）也在这里被调用）
所以就可以用某个描述符填充idt的对应位置
因此init_prot函数中，咱们就把8259a和idt设置好了
那么divide_error是什么呢？
对，就是这儿了：
（kernel.asm）
将这个标号的地址导出，这就相当于把中断处理的代码地址放到相应描述符的基址中了。
这样硬件就可以根据向量号找到相应描述符，再根据基址去找到相应的代码段了
那么我们来看看divide_error这儿干了什么，哦，它没有errorcode,所以我们自己压一个0xffffffff，然后将中断向量压栈，跳到exception标号地址。
是个什么？
先调用exception_handler函数（protect.c）
还记得前面说的硬件把cs,eip,errorcode（如果有的话）入栈了吗？
然后我们自己压了向量号，这就是我们传的参数啦。
之后就是一系列打印信息，很简单啦。
然后我们又回到exception
为什么要让esp加上8呀？
因为eip上面压着错误码和向量号。
我们要让栈顶指向它。
目前为止程序就停住了。
我们新编写的函数有：
disp_color_str（）（kliba.asm）为了显示带颜色的字符串
disp_int（）（klib.c）为了显示整数
其中用到itoa（）也在klib.c中，为了将整数转换成字符串
至此，idt添加的差不多了。
在start.c中调用init_prot（）
就成功设置好idt喽!
但是再运行是没有效果的！
因为没有发生中断啊。
我们自己来一个。
ud2指令可以产生#UD异常。
在kernel.asm里加上就可以看到异常了
实验一下，发现报错
上网查了一下，发现要在cflag后面加上
加上后make，然后运行
不过我们并没有真正开始使用8259A。
因为这个中断时我们自己产生的。
8259A可以挂接15个外设，我们也应该有15个中断处理程序。
所有中断都会触发一个函数spurious_irq（）
只是把irq号打印出来而已
然后在protect.c中设置idt
在i8259.c中打开键盘中断
在kernel.c中设置IF位
再运行，敲击键盘，会出现中断
四、实验结果总结
这次实验主要用到了以前几次实验的知识积累，将它们综合起来。
比较难一点的应该算是c语言和汇编之间的传递和结合。
不过理清了它们之间的关系也可以掌握一个脉络了。
小组分工：
大家各自都将实验做了一遍。
报告撰写：
吴双可
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