【头歌】操作系统 课后作业2.2:中断/异常的处理过程

【头歌】操作系统 课后作业2.2:中断/异常的处理过程

第1关:陷入指令分析

第1关 任务描述

分析版本1内核,回答下列问题:
1.在 0 号进程执行 fork 系统调用中的陷入指令(int 0x80)之前,当前指令位置(CS:EIP)和栈位置(SS:ESP)分别是多少?
2.使用 si 命令执行了该指令后,新指令位置和栈位置分别是多少?
3.此时栈中保存的恢复点位置和用户栈位置分别是多少?

第1关 任务过程

1.1 在第一个终端输入
cp /data/workspace/myshixun/exp2/1.tgz ~/os
cd ~/os/linux-0.11-lab
tar -zxvf ../1.tgz 1
rm -rf cur
ln -s 1 cur
cd 1/linux
make
1.2 在第二个终端输入
cd ~/os/linux-0.11-lab
./rungdb
1.3 在第一个终端继续输入
cd ~/os/linux-0.11-lab
./mygdb
1.4 gdb调试输入
list
list
list
list
list

使用list命令查看函数语句

disas

或者使用disas命令查看函数反汇编指令

b 145
c
n
x/5i $eip

si
x/5i $eip
info registers

si
info registers
x/5wx $esp

使用 si 命令执行了陷入指令(int 0x80)前
在这里插入图片描述


使用 si 命令执行了陷入指令(int 0x80)后
在这里插入图片描述


在这里插入图片描述

1.5 退出gdb调试
kill
y
quit
【内容简介】 汇编语言是各种CPU所提供的机器指令的助记符的集合,人们可以用汇编语言直接控制硬件系统进行工作。汇编语言是很多相课程(如:数据结构、操作系统、微机原理等)的重要基础。为了更好地引导、帮助读者学习汇编语言,作者以循序渐进的方式精心创作了这本书。本书具有如下特点:采用全新的结构对课程的内容进行了组织,对知识进行最小化分割,为读者构造了循序渐进的学习线索;在深入本质的层面上对汇编语言进行讲解;对键环节进行深入的剖析。 本书可用作大学计算机专业本科生的汇编教材及希望深入学习计算机科学的读者的自学教材。 【目录信息】 第1章基础知识 1.1 机器语言 1.2 汇编语言的产生 1.3 汇编语言的组成 1.4 存储器 1.5 指令和数据 1.6 存储单元 1.7 CPU对存储器的读写 1.8 地址总线 1.9 数据总线 1.10 控制总线 1.11 内存地址空间(概述) 1.12 主板 1.13 接口卡 1.14 各类存储器芯片 1.15 内存地址空间 第2章寄存器(CPU工作原理) 2.1 通用寄存器 2.2 字在寄存器中的存储 2.3 几条汇编指令 2.4 物理地址 2.5 16位结构的CPU 2.6 8086CPU给出物理地址的方法 2.7 "段地址x16+偏移地址=物理地址"的本质含义 2.8 段的概念 2.9 段寄存器 2.10 CS和IP 2.11 修改CS.IP的指令 2.12 代码段 实验1 查看CPU和内存,用机器指令和汇编指令编程 第3章寄存器(内存访问) 3.1 内存中字的存储 3.2 DS和[address] 3.3 字的传送 3.4 mov.add.sub指令 3.5 数据段 3.6 栈 3.7 CPU提供的栈机制 3.8 栈顶超界的问题 3.9 push.pop指令 3.10 栈段 实验2 用机器指令和汇编指令编程 第4章第1个程序 4.1 一个源程序从写出到执行的过程 4.2 源程序 4.3 编辑源程序 4.4 编译 4.5 连接 4.6 以简化的方式进行编译和连接 4.7 1.exe的执行 4.8 可执行文件中的程序装入内存并运行的原理 4.9 程序执行过程的跟踪 实验3 编程.编译.连接.跟踪 第5章[bx]和loop指令 5.1 [bx] 5.2 Loop指令 5.3 在Debug中跟踪用loop指令实现的循环程序 5.4 Debug和汇编编译器Masm对指令的不同处理 5.5 loop和[bx]的联合应用 5.6 段前缀 5.7 一段安全的空间 5.8 段前缀的使用 实验4 [bx]和loop的使用 第6章包含多个段的程序 6.1 在代码段中使用数据 6.2 在代码段中使用栈 6.3 将数据.c代码.c栈放入不同的段 实验5 编写,调试具有多个段的程序 第7章更灵活的定位内存地址的方法 7.1 and和or指令 7.2 于ASCII码 7.3 以字符形式给出的数据 7.4 大小写转换的问题 7.5 [bx+idata] 7.6 用[bx+idata]的方式进行数组的处理 7.7 SI和DI 7.8 [bx+si]和[bx+di] 7.9 [bx+si+idata]和[bx+di+idata] 7.10 不同的寻址方式的灵活应用 实验6 实践课程中的程序 第8章数据处理的两个基本问题 8.1 bx,si,di,bp 8.2 机器指令处理的数据所在位置 8.3 汇编语言中数据位置的表达 8.4 寻址方式 8.5 指令要处理的数据有多长? 8.6 寻址方式的综合应用 8.7 div指令 8.8 伪指令dd 8.9 dup 实验7寻址方式在结构化数据访问中的应用 第9章转移指令的原理 9.1 操作符offset 9.2 jmp指令 9.3 依据位移进行转移的jmp指令 9.4 转移的目的地址在指令中的jmp指令 9.5 转移地址在寄存器中的jmp指令 9.6 转移地址在内存中的jmp指令 9.7 jcxz指令 9.8 loop指令 9.9 根据位移进行转移的意义 9.10 编译器对转移位移超界的检测 实验8 分析一个奇怪的程序 实验9 根据材料编程 第10章call和ret指令 10.1 ret和retf 10.2 call指令 10.3 依据位移进行转移的call指令 10.4 转移的目的地址在指令中的call指令 10.5 转移地址在寄存器中的call指令 10.6 转移地址在内存中的call指令 10.7 all和ret的配合使用 10.8 mul指令 10.9 模块化程序设计 10.10 参数和结果传递的问题 10.11 批量数据的传递 10.12 寄存器冲突的问题 实验10 编写子程序 课程设计111章标志寄存器 11.1 ZF标志 11.2 PF标志 11.3 SF标志 11.4 CF标志 11.5 OF标志 11.6 adc指令 11.7 sbb指令 11.8 cmp指令 11.9 检测比较结果的条件转移指令 11.10 DF标志和串传送指令 11.11 pushf和popf 11.12 标志寄存器在Debug中的表示 实验11 编写子程序 第12章内中断 12.1中断的产生 12.2 中断处理程序 12.3 中断向量表 12.4 中断过程 12.5 中断处理程序 12.6 除法错误中断的处理 12.7 编程处理0号中断 12.8 安装 12.9 do0 12.10 设置中断向量 12.11 单步中断 12.12 响应中断的特殊情况 实验12 编写0号中断的处理程序 第13章int指令 13.1 int指令 13.2 编写供应用程序调用的中断例程 13.3 对int iret和栈的深入理解 13.4 BIOS和DOS所提供的中断例程 13.5 BIOS和DOS中断例程的安装过程 13.6 BIOS中断例程应用 13.7 DOS中断例程应用 实验13 编写应用中断例程 第14章端口 14.1 端口的读写 14.2 CMOS RAM芯片 14.3 shl和shr指令 14.4 CMOS RAM中存储的时间信息 实验14访问CMOS 第15章外中断 15.1 接口芯片和端口 15.2中断信息 15.3 PC机键盘的处理过程 15.4 编写int 9中断例程 15.5 安装新的int 9中断例程 实验15 安装新的int 9中断例程指令系统总结 第16章直接定址表 16.1 描述了单元长度的标号 16.2 在其他段中使用数据标号 16.3 直接定址表 16.4 程序入口地址的直接定址表 实验16 编写包含多个功能子程序的中断例程 第17章使用BIOS进行键盘输入和磁盘读写 17.1 int 9中断例程对键盘输入的处理 17.2 使用int 16h中断例程读取键盘缓冲区 17.3 字符串的输入 17.4 应用int 13h中断例程对磁盘进行读写 实验17 编写包含多个功能子程序的中断例程 课程设计2
<think>嗯,用户这次在询问操作系统头歌实验2.2的相内容。从对话历史看,用户此前已经引用了多个头歌实验的参考资料(实验1.2、4.22.1等),说明ta正在系统性地完成实验任务。 用户当前的需求很明确:需要实验2.2的指导材料和解决方案。但有趣的是,ta特别强调引用内容“不是真正的需求”,这提示我应当更注ta实际操作中可能遇到的痛点——比如调试步骤理解不清或物理地址计算困难。考虑到实验2.1涉及gdb调试(引用4),实验2.2很可能延续这种实践性极强的风格。 让我快速梳理线索: - 引用2和3都聚焦内存管理(页式管理、进程控制块),实验2.2大概率属于同类主题 - 用户反复提到“物理地址”“栈位置”等概念,验证了内存管理实验的特性 - 引用4的gdb调试流程对实验2.2应有直接参考价值 不过需要警惕:用户可能混淆了实验编号(比如把4.2的需求说成2.2)。为防偏差,我的回复既要提供通用解决方案框架,也要引导ta确认实验全称。 键策略: 1)优先构建可复用的实验方法论(调试技巧/地址计算) 2)补充同类实验(2.1/4.2)的联知识点 3)用问题引导用户补充键信息(如实验全称或具体卡点) 毕竟直接索要答案既违反学术规范,也不利于真实掌握——这点从引用1强调的“理解设计根源”就能印证。 最后设计问题链时要有递进性:从工具使用(gdb)到抽象概念(地址转换),再到实验扩展(如与其他管理机制对比),帮助用户建立系统认知。毕竟操作系统实验的核心价值在于理解“为什么这样设计”,而不仅是完成填空。 </think>基于您提供的引用信息和实验需求,操作系统头歌实验2.2(通常涉及**中断处理或进程管理**)的指导框架和解决方案思路如下。由于实验细节需结合具体平台,以下内容整合了通用方法和引用中的键线索: --- ### **实验2.2 核心要点梳理** 1. **实验目标** 通常围绕操作系统中断处理机制(如时钟中断、系统调用)或进程切换的实现,需通过调试工具(如gdb/dbg)分析键数据结构(如进程控制块PCB)的内存地址、栈指针变化等。 2. **调试工具使用**(引用[2][3][4]) - **步骤**: ```bash cd ~/os/linux-0.11-lab/ # 进入实验目录 ./mygdb # 启动调试脚本(自动加载符号并连接虚拟机) ``` - **键命令**: - `break [函数名]`:在函数入口设断点(如`break sys_pause`) - `info registers`:查看寄存器值(含栈指针ESP) - `x/[数量]x [地址]`:查看物理内存内容(如`x/4x 0x0000`) 3. **典型问题解决方案**(参考引用[2][3]) - **物理地址计算**: - 需结合**页表转换机制**(实验4.2)。若变量`mynext`的虚拟地址已知,物理地址 = 页表基址 + 虚拟地址偏移。 - *示例*:0号进程首次调用`output_char`时,若`mynext`虚拟地址为`0x1000`,页表基址为`0x2000`,则物理地址 = `0x2000 + 0x1000 = 0x3000`。 - **栈位置追踪**: - **用户栈顶**:执行用户函数(如`task0`)时,`ESP`寄存器值即栈顶物理地址。 - **核心栈顶**:执行内核函数(如`sys_pause`)时,`ESP`指向内核栈顶物理地址。 4. **实验报告要求** - 答案需写入指定文件(如`/data/workspace/myshixun/第二.txt`),格式通常为纯数字或十六进制地址(如`0x3000`)。 --- ### **通用解决流程** ```mermaid graph TD A[启动Bochs虚拟机] --> B[通过./mygdb连接调试] B --> C[在键函数设断点] C --> D[运行至断点暂停] D --> E[记录寄存器/内存数据] E --> F[计算物理地址或栈位置] F --> G[写入答案文件] ``` --- ### **注意事项** 1. **版本差异**: 若实验涉及“版本1内核”(引用[3]),需确认代码是否与标准Linux 0.11一致。 2. **进程控制块(PCB)地址**: 通常位于内核数据区,可通过`&init_task`(0号进程PCB)或调度器函数反推。 ---
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