探索操作系统内核：西工大计算机操作系统实验报告

探索操作系统内核：西工大计算机操作系统实验报告

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项目介绍

西安工业大学计算机学院2022年度计算机操作系统课程的实验报告样本，为学生们提供了一个深入理解操作系统内核的机会。本实验报告专注于指导学生如何在操作系统项目环境中实现用户态程序的加载与运行。通过详细的步骤解析、关键代码示例以及实验成果的屏幕截图，学生们可以获得实用的参考材料，从而更好地掌握操作系统内部管理用户进程的关键技术。

项目技术分析

本实验基于已有的操作系统项目框架（Project2），重点在于增强对用户态程序执行机制的理解与实践能力。实验涉及多个关键技术点，包括用户进程生成、用户上下文切换、ELF文件解析以及Makefile调整。

1. 用户进程生成：通过更新 src/GeekOS/user.c 中的 Spawn() 函数，实现新用户级进程的创建。
2. 用户上下文切换：修订 Switch_To_User_Context() 函数，确保在调度新进程之前能够正确切换到用户地址空间。
3. ELF文件解析：保持 src/GeekOS/elf.c 文件中 Parse_ELF_Executable() 函数的功能性，支持可执行文件的正确解析。
4. Makefile调整：去除 -Werror 限制，并引入 -fno-stack-protector 编译标志，简化调试过程并适应实验环境的特殊配置。

项目及技术应用场景

本实验报告适用于正在学习操作系统课程的学生，尤其是那些希望深入理解操作系统内核及用户态程序执行机制的学生。通过实践本实验，学生们可以：

1. 掌握操作系统内部管理用户进程的关键技术：理解并实践用户进程的生成、上下文切换等核心操作。
2. 深化对ELF格式及程序加载机制的认识：通过解析ELF文件，了解程序加载的底层机制。
3. 提升解决实际问题的能力：通过实验中的代码修改和调试，增强解决实际问题的能力。

项目特点

1. 详细的步骤解析：实验报告提供了详细的步骤解析，帮助学生逐步理解每个改动背后的原理。
2. 关键代码示例：通过关键代码示例，学生可以直观地理解代码的修改点及其作用。
3. 实验成果的屏幕截图：实验报告附有实验成果的屏幕截图，作为结果验证的参照，帮助学生更好地理解实验结果。
4. 编译选项的微调：通过调整编译选项，简化调试过程，适应实验环境的特殊配置。

通过深入此实验，学生们不仅能掌握操作系统内部管理用户进程的关键技术，还能深化对ELF格式及程序加载机制的认识，进一步提升解决实际问题的能力。本实验报告旨在辅助学习，实验中遇到的具体技术细节和实现逻辑应结合课堂讲授和个人研究综合理解。

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