操作系统 ucore lab1实验报告

ucore lab1(系统软件启动过程）

一、实验目的

操作系统是一个软件，也需要通过某种机制加载并运行它。在这里我们将通过另外一个更加简单的软件-bootloader来完成这些工作。为此，我们需要完成一个能够切换到x86的保护模式并显示字符的bootloader，为启动操作系统ucore做准备。lab1提供了一个非常小的bootloader和ucore OS，整个bootloader执行代码小于512个字节，这样才能放到硬盘的主引导扇区中。通过分析和实现这个bootloader和ucore OS，读者可以了解到：
(1)计算机原理
CPU的编址与寻址: 基于分段机制的内存管理
CPU的中断机制
外设：串口/并口/CGA，时钟，硬盘
(2)Bootloader软件
编译运行bootloader的过程
调试bootloader的方法
PC启动bootloader的过程
ELF执行文件的格式和加载
外设访问：读硬盘，在CGA上显示字符串
(3)ucore OS软件
编译运行ucore OS的过程
ucore OS的启动过程
调试ucore OS的方法
函数调用关系：在汇编级了解函数调用栈的结构和处理过程
中断管理：与软件相关的中断处理
外设管理：时钟

二、实验内容

lab1中包含一个bootloader和一个OS。这个bootloader可以切换到X86保护模式，能够读磁盘并加载ELF执行文件格式，并显示字符。而这lab1中的OS只是一个可以处理时钟中断和显示字符的幼儿园级别OS。

三、实验步骤及流程

3.1 练习1：理解通过make生成执行文件的过程

3.1.1实验要求

列出本实验各练习中对应的OS原理的知识点，并说明本实验中的实现部分如何对应和体现了原理中的基本概念和关键知识点。在此练习中，大家需要通过静态分析代码来了解：
(1)操作系统镜像文件ucore.img是如何一步一步生成的？(需要比较详细地解释Makefile中每一条相关命令和命令参数的含义，以及说明命令导致的结果)
(2)一个被系统认为是符合规范的硬盘主引导扇区的特征是什么？

3.1.2实验内容理解

Q1：作系统镜像文件ucore.img是如何一步一步生成的？(需要比较详细地解释Makefile中每一条相关命令和命令参数的含义，以及说明命令导致的结果)
①进入本次实验所需的文件路径，然后执行命令：make “V=”。

②通过gcc编译器将Kernel目录下的.c文件编译成obj目录下的.o文件。

③ld命令根据链接脚本文件kernel.ld将生成的.o文件，链接成bin目录下的kernel文件。

④通过gcc编译器将boot目录下的.c,.S文件以及tools目录下的sign.c文件编译成obj目录下的.o文件。

⑤ld命令将生成的.o文件，链接成bin目录下的bootblock文件。

⑥dd命令将dev/zero, bin/bootblock,bin/kernel 写入到bin/ucore.img中。

这点也可以从Makefile文件中得到验证：

dd：用指定大小的块拷贝一个文件，并在拷贝的同时进行指定的转换。
if=文件名：输入文件名，缺省为标准输入。即指定源文件。< if=input file >
of=文件名：输出文件名，缺省为标准输出。即指定目的文件。< of=output file >
count=blocks：仅拷贝blocks个块，块大小等于ibs指定的字节数。
conv=conversion：用指定的参数转换文件。
conv=notrunc:不截断输出文件。