Linux内核分析第二周:操作系统是如何工作的
第一讲 函数调用堆栈
- 计算机是如何工作的?
(总结)——三个法宝
1,存储程序计算机工作模型,计算机系统最最基础性的逻辑结构;
2,函数调用堆栈,高级语言得以运行的基础,只有机器语言和汇编语言的时候堆栈机制对于计算机来说并不那么重要,但有了高级语言及函数,堆栈成为了计算机的基础功能; enter
pushl %ebp
movl %esp,%ebp
leave
movl %ebp,%esp
popl %ebp
函数参数传递机制和局部变量存储
3,中断,多道程序操作系统的基点,没有中断机制程序只能从头一直运行结束才有可能开始运行其他程序。
堆栈是c语言程序运行时必须的一个记录调用路径和参数的空间
-函数调用框架
-传递参数
-保存返回地址
-提供局部变量空间
堆栈相关的寄存器
-esp,堆栈指针(stack pinter)
-ebp,基址指针(base pointer)(高地址) 堆栈操作
-push 栈顶地址减少4个字节(32位)
-pop 栈顶地址增加4个字节 ebp在C语言中用作记录当前函数调用基址 其他关键寄存器
-cs:eip:总是指向下一条的指令地址
2.参数传递过程 下面的代码中有参数传递过程:
#include
void p1(char c)
{
printf("%c",c);
}
int p2(int x,int y)//重点关注这里的局部变量
{
return x+y;
}
int main(void)
{
char c ='a';
int x,y; x =1;
y =2;
p1(c);
z = p2(x,y);//重点关注这里的参数传递过程
printf("%d = %d+%d",z,x,y);
}
第二讲 借助Linux内核部分源代码模拟存储程序计算机工作模型及时钟中断
mykernel实验指导(操作系统是如何工作的)
使用实验楼的虚拟机打开shell
cd LinuxKernel/linux-3.9.4
qemu -kernel arch/x86/boot/bzImage
然后cd mykernel 您可以看到qemu窗口输出的内容的代码mymain.c和myinterrupt.c
使用自己的Linux系统环境搭建过程参见mykernel,其中也可以找到一个简单的时间片轮转多道程序内核代码
2.一个简单的操作系统内核源代码
1.mypcb.h//头文件
10 #define MAX_TASK_NUM 4
11 #define KERNEL_STACK_SIZE 1024*8
12
13 /* CPU-specific state of this task */
14 struct Thread {
15 unsigned long ip;
16 unsigned long sp;
17 };
18
19 typedef struct PCB{
20 int pid;
21 volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped /
22 char stack[KERNEL_STACK_SIZE];
23 / CPU-specific state of this task /
24 struct Thread thread;
25 unsigned long task_entry;
26 struct PCB next;
27 }tPCB;
28
29 void my_schedule(void);
2.mymain.c
16 #include "mypcb.h"
17
18 tPCB task[MAX_TASK_NUM];
19 tPCB * my_current_task = NULL;
20 volatile int my_need_sched = 0;
21
22 void my_process(void);
23
24
25 void __init my_start_kernel(void)
26 {
27 int pid = 0;
28 int i;
29 /* Initialize process 0*/
30 task[pid].pid = pid;
31 task[pid].state = 0;
32 task[pid].task_entry = task[pid].thread.ip = (unsigned long)my_process;
33 task[pid].thread.sp = (unsigned long)&task[pid].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];
34 task[pid].next = &task[pid];
35 /fork more process /
36 for(i=1;i<MAX_TASK_NUM;i++)
37 {
38 memcpy(&task[i],&task[0],sizeof(tPCB));
39 task[i].pid = i;
40 task[i].state = -1;
41 task[i].thread.sp = (unsigned long)&task[i].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];
42 task[i].next = task[i-1].next;
43 task[i-1].next = &task[i];
44 }
45 /* start process 0 by task[0] /
46 pid = 0;
47 my_current_task = &task[pid];
48 asm volatile(
49 "movl %1,%%esp\n\t" / set task[pid].thread.sp to esp /
50 "pushl %1\n\t" / push ebp /
51 "pushl %0\n\t" / push task[pid].thread.ip /
52 "ret\n\t" / pop task[pid].thread.ip to eip /
53 "popl %%ebp\n\t" //弹出来ebp,内核初始化工作完成
54 :
55 : "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp) / input c or d mean %ecx/%edx*/
56 );
57 }
58 void my_process(void)
59 {
60 int i = 0;
61 while(1)
62 {
63 i++;
64 if(i%10000000 == 0)
65 {
66 printk(KERN_NOTICE "this is process %d -\n",my_current_task->pid);
67 if(my_need_sched == 1) //执行10 000 000次才判断一次是否需要调度
68 {
69 my_need_sched = 0;
70 my_schedule();
71 }
72 printk(KERN_NOTICE "this is process %d +\n",my_current_task->pid);
73 }
74 }
75 }
3.myinterrupt.c 调度机制
15 #include "mypcb.h"
16
17 extern tPCB task[MAX_TASK_NUM];
18 extern tPCB * my_current_task;
19 extern volatile int my_need_sched;
20 volatile int time_count = 0;
21
22 /*
23 * Called by timer interrupt.
24 * it runs in the name of current running process,
25 * so it use kernel stack of current running process
26 */
27 void my_timer_handler(void)
28 {
29 #if 1
30 if(time_count%1000 == 0 && my_need_sched != 1)
31 {
32 printk(KERN_NOTICE ">>>my_timer_handler here<<<\n");
33 my_need_sched = 1;
34 }
35 time_count ++ ;
36 #endif
37 return;
38 }
39
40 void my_schedule(void)
41 {
42 tPCB * next;
43 tPCB * prev;
44
45 if(my_current_task == NULL
46 || my_current_task->next == NULL)
47 {
48 return;
49 }
50 printk(KERN_NOTICE ">>>my_schedule<<<\n");
51 /* schedule */
52 next = my_current_task->next;
53 prev = my_current_task;
54 if(next->state == 0)/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped / //在两个正在执行的进程之间做上下文切换
55 {
56 / switch to next process /
57 asm volatile(
58 "pushl %%ebp\n\t" / save ebp /
59 "movl %%esp,%0\n\t" / save esp /
60 "movl %2,%%esp\n\t" / restore esp /
61 "movl $1f,%1\n\t" / save eip / //$1f就是指标号1:的代码在内存中存储的地址
62 "pushl %3\n\t"
63 "ret\n\t" / restore eip /
64 "1:\t" / next process start here */
65 "popl %%ebp\n\t"
66 : "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
67 : "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
68 );
69 my_current_task = next;
70 printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid
71 }
72 else
73 {
74 next->state = 0;
75 my_current_task = next;
76 printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid);
77 /* switch to new process /
78 asm volatile(
79 "pushl %%ebp\n\t" / save ebp /
80 "movl %%esp,%0\n\t" / save esp /
81 "movl %2,%%esp\n\t" / restore esp /
82 "movl %2,%%ebp\n\t" / restore ebp /
83 "movl $1f,%1\n\t" / save eip /
84 "pushl %3\n\t"
85 "ret\n\t" / restore eip */
86 : "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
87 : "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
88 );
89 }
90 return;
91 }
实验截图
黄伟业原创作品转载请注明出处《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000
Linux内核分析第二周:操作系统是如何工作的的更多相关文章
- Linux内核分析第二周--操作系统是如何工作的
Linux内核分析第二周--操作系统是如何工作的 李雪琦 + 原创作品转载请注明出处 + <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course ...
- linux内核分析 第二周 操作系统是如何工作的
银雪纯 原创作品转载请注明出处 <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 一.计算机是如何工作的 ...
- 20135327郭皓——Linux内核分析第二周 操作系统是如何工作的
操作系统是如何工作的 上章重点回顾: 计算机是如何工作的?(总结)——三个法宝 存储程序计算机工作模型,计算机系统最最基础性的逻辑结构: 函数调用堆栈,高级语言得以运行的基础,只有机器语言和汇编语言的 ...
- LINUX内核分析第二周学习总结——操作系统是如何工作的
LINUX内核分析第二周学习总结——操作系统是如何工作的 张忻(原创作品转载请注明出处) <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course ...
- Linux内核设计第二周——操作系统工作原理
Linux内核设计第二周 ——操作系统工作原理 作者:宋宸宁(20135315) 一.实验过程 图1 执行效果 从图中可以看出,每执行my_ start_ kernel函数两次或一次,my_ time ...
- Linux内核分析第二周学习博客——完成一个简单的时间片轮转多道程序内核代码
Linux内核分析第二周学习博客 本周,通过实现一个简单的操作系统内核,我大致了解了操作系统运行的过程. 实验主要步骤如下: 代码分析: void my_process(void) { int i = ...
- linux内核分析第二周
网易云课堂linux内核分析第二周 20135103 王海宁 <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/cours ...
- Linux内核分析第二周学习笔记
linux内核分析第二周学习笔记 标签(空格分隔): 20135328陈都 陈都 原创作品转载请注明出处 <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.co ...
- Linux内核分析——第二周学习笔记20135308
第二周 操作系统是如何工作的 第一节 函数调用堆栈 存储程序计算机:是所有计算机基础的框架 堆栈:计算机中基础的部分,在计算机只有机器语言.汇编语言时,就有了堆栈.堆栈机制是高级语言可以运行的基础. ...
- Linux内核分析第二周学习总结:操作系统是如何工作的?
韩玉琪 + 原创作品转载请注明出处 + <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 一.函数调用堆栈 ...
随机推荐
- 5.3Python函数(三)
目录 目录 前言 (一)装饰器 ==1.简单的装饰器== ==2.修饰带参数函数的装饰器== ==3.修饰带返回值函数的装饰器== ==4.自身带参数的装饰器== (二)迭代器 (三)生成器 ==1. ...
- Linux 小知识翻译 - 「命令行的提示符」
这次,聊聊关于「命令行提示符」的相关内容. bash之类的Shell程序是操作Linux所不可缺少的东西.其中bash的提示符也有承担了很重要的作用. 「命令行提示符」的英文是「command pro ...
- 17秋 软件工程 团队第五次作业 Alpha 用户反馈
用户反馈 Bug 测试对不同机型进行了测试,包括: 小米NOTE, MIUI 8.5 稳定版 [已修复]点登录按钮之后自动退出: [已修复]登录界面的背景图片没有显示. 小米4 [已修复]闪退,无法打 ...
- Sublime Text 3安装及常用插件安装
一.Sublime3下载 1.百度搜索Sublime3 download,选择进入下载页面 2.我选择下载Win64位安装程序 二.Sublime3安装 傻瓜式安装,一直点下一步即可. 三.Subli ...
- ajaxForm和ajaxSubmit 粘贴就可用
<!--To change this template, choose Tools | Templatesand open the template in the editor.-->&l ...
- python之面向对象进阶
接口类 抽象类 钻石继承 多态 鸭子类型 接口类 接口类 继承有两种用途: 一:继承基类的方法,并且做出自己的改变或者扩展(代码重用) 二:声明某个子类兼容于某基类,定义一个接口类Interface, ...
- MySql常用命令集Mysql常用命令5
九. 交叉查询 交叉查询可以对数据进行总和,平均,计数或其他总和计算法的计算,这些数据通过 两种信息进行分组:一个显示在表的左部,另一个显示在表的顶部. Microsoft Jet SQL 用TRAN ...
- yii2 修改验证码小部件样式
<?= $form->field($model, 'verifyCode',['labelOptions' => ['class' => 'yanzhengma','style ...
- PCB (5) 创建自己的原件库
创建如何创建 创建原理图元器件库 创建器件原理图 创建器件PCB 如何创建器件PCB 1自己画 2修改现有 3联合PCB和原理图 1创建原理图元器件库 2创建器件原理图 画图形 从其他复制修改原理图 ...
- MyBatis原理简介和小试牛刀
在我看来mybatis的原理与hibernate在某些方面是一致的,先回顾一下Hibernate原理(原理主要上是要掌握并理解下列六个对象: Hibernate中重要的六个对象: Configurat ...