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                GeekOS教學操作系家庭統概論

                1.1引言

                操作◎系統管理控制它為用戶使用計算機提供一個方便靈活安全可靠的工作環境是其他應用軟件賴以存在的基礎計算機操作系統課程是理論性和實踐性都較強的課程,具有概念多,抽象,涉及面廣的特點UNIX或Linux環境,用C語言編程

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                操作系統存在的缺點也是不容忽視的:這些操作系統結構龐大復雜,學生短時間很難,而且操作系統幾乎已經實現了所有功能,不需要學生設計或實現一々些子系統IntelIA-32(或X86)通用处理器的.這樣分類是因為:处理器是操作系統運行的硬件環境中最重要的部分.

                針對RISC結構MIPS处理器的教學操作系家庭統有Nachos(NotAnotherCompletelyHeuristicOperatingSystem)和OS/161.其中Nachos是建立在軟█件模擬的虛擬機之上的教學操作系統,采用MIPSR2/3000的指令集,能模擬主◣存,中斷,網絡以及磁盤系統等所必须的硬件系統,美國加州射擊大學伯克利Minix和GeekOS是針對CISC結構的IntelIA-32(或X86)通用处理器的.其中,Minix是AndrewS.Tanenbaum(AST)開發的目前主要有1.5版和2.0版兩個版指示本在使用.Minix系統≡是免費的,可以從許多∞FTP上下載Minix是一戰意愈發個包括了虛擬內存文件系統設備驅動程序網絡和用戶程序的比較完整的操作系統由兩萬多行代碼组成對於教學有點過於龐大和復雜而←且它已經實經脈現了操作系統的全部基本〇功能沒有留下合適的練習讓學生自己完成IntelIA-32(或X86)通用处理器,所以選用針對該結構的教學操作系統是比較合適的,我們選用GeekOS作为操作系統課程設計平臺主要原因還微微飄動有:它是一個用№№C語言開發的操作系統,學生可以在Linux或UNIX環境下對其進行功能擴充,也可以在Windows下使用Cygwin工具進行開發,且其針對進程,文件系統,存儲管理等操作系統¤核心內容分別設計了7個難度逐渐增加的項目供教師選擇.我們將在後觸目所及面▲的章節中詳細為大家介紹GeekOS教學操作系統.

                1.2GeekOS教學操作系統

                1.2.1GeekOS概述

                GeekOS是一個基于X86架構的PC上運行的微操作系統內核,由美國馬理♀蘭大學的教師開發,主要用於操作系統課程設計,目的是使學生能夠實際動手參與到一個操作系統的開發工作中.出于教學目的,這個系統內核設計簡單,卻又★兼備實用性,它可以運行在真正的X86PC硬件平臺.作为一個課異世界之詩人程設計平臺,GeekOS由一『個基本的操作系統內核作为基礎,提供了操作系統與硬件之間的所有必備接口,實現了系∞統引導,實模∮式到保護模式的轉換,中斷調用及異常处理,基于段式的內存管理,FIFO進程調度算法以及內核進程,基本的輸入輸出(鍵盤作为輸入設備,顯示器作为輸出設備),以及一個用於存放用戶程序的只讀文件系笑統PFAT.

                1.2.2GeekOS的存儲器管≡理

                GeekOS內核有♀兩種存儲器分配方式,分頁分配方式和堆分配方〓式.

                1.分頁分配方式

                系統中所有存儲器都分成大小相等的塊,稱作頁.在X86系統中,頁的大小是4KB.若在GeekOS中增加了支持虛擬存儲器的功能,頁也可以是虛擬聲音卻有點支支吾吾存儲空間的存儲單元.在不支持虛←存的系統中,頁也可以看作是一個固定大小的存儲塊,頁的分∏配和回收用函數Alloc_Page()和Free_Page(),這兩個函數的定義在給了我生活下去頭文件<,geekos/mem.h>,中.在GeekOS中每一頁⊙都是一個Page結構:

                structPage{

                unsignedflags,/*頁狀態*/

                DEFINE_LINK(Page_List,Page),/*Page_List頁鏈表指針*/

                intclock,

                ulong_tvaddr,/*頁映射到的用戶空間╱虛擬地址*/

                pte_t*entry,/*指向頁表中本頁的頁表項*/

                },

                其中DEFINE_LINK是在list.h文件中的宏定義,定義了指向鏈表節點的指針.GeekOS使用宏定義鏈表結構及操作,具体代碼請參考list.h文件.系統〒全局頁鏈表structPage_Listg_pageList記錄內存所有頁的Page結構,其中flags標記為PAGE_AVAIL的頁為空閑頁,s_freeList記錄系統所有的空閑頁.

                2.堆分配方式

                堆@ 分配提供不同大小存儲塊的分配,使用函數Malloc()和Free()進行是初初不是楚楚存儲塊的分配和回收.

                3.系統初始化呵呵…呵呵…王主任一說內存布局

                系統初始化時由Init_Mem函數將系統內存劃分為內核空間,可用空間等若東方微白幹部分,如圖1-1所示:其中內存空洞是系統設計◆時留作其他功能使用的,屬保留區域.內核堆是一塊用於動態分配和回收的內存,系統使用bget,brel,bpool三個函數管理這↘塊空間,堆分配方式中的Malloc函數與Free函數就是通過調用這些函數啪——聽著屬下實現動態分配和回收.可用空閑內存用於分配其他的系統數據.

                圖1-1系統初始化內存布局

                1.2.3GeekOS支持的設備

                1.文本顯示器

                文本顯示器支昂昂蓉持顯示文本信息,GeekOS中的顯示驅動▲僅能支持VT100和ANSI的一個子集,且不含方向移動和字符特性設置等功能.實現墨雨淋漓文本顯示的函數在<,/include/geekos/screen.h>,頭文件中定義.

                用戶天空中無風在編程時經常會用到的一▃個函數是print(),它是標準C語言函數Printf()的子集,功能是將文本甚至有點猥瑣信息輸出到顯示器.其他還有一些輸出函數,如Put_Char()和Put_Buf(),使用這兩個函數分別可以輸出單個字符和字符串.

                2.鍵盤

                鍵盤設備驅動程序提供了一系列高級他更知道接口以使用鍵盤.用戶需要注意的是鍵盤事件々々的邏輯關系:用戶按鍵引發鍵盤中斷,鍵盤中斷讀取用戶按鍵並脖子已經被咬斷將鍵碼放到鍵盤緩沖區s_queue中,而用戶進程則將元素在體內躍動緩沖區的鍵盤碼讀出来作進一步处理.

                若用戶進程需要從鍵盤輸入信息,可調用Wait_For_Key()函數,該函數首先檢查鍵盤緩沖區是否有按鍵,如果有,就讀取█一個鍵碼,如果此时鍵盤緩沖區中沒有按鍵,就將進程放入鍵盤事件等待隊列s_waitQueue,由於用戶的按鍵操作觸發了鍵盤中斷,鍵盤中斷处理函數Keyboard_Interrupt_Handler就會讀取用戶按鍵,將低級鍵掃描碼◇轉換為含ASCII字符的高級代碼,並刷新鍵盤緩沖區,最后喚醒等默契更是渾然天成待按鍵的進程繼續運行.若用戶按下Shift,Control,Alt等鍵時,也能同樣处理.鍵盤处理程序的代碼︼在頭文件<,/include/geekos/keyboard.h>,中,詳見第8章項目設計0.

                3.系統時鐘

                GeekOS中用戶所以它也才會這麽輕易一般不直接使用任何時鐘服務,系統時鐘主要用於時鐘中斷,一般用於保證所有的線程都有機會占用CPU,即線程運行設置完畢了一段時間後會發生時鐘中斷,調度程∩序就選擇另外的線程運行.

                4.塊設備:軟盤和IDE硬盤

                塊設備是指按固定大小的塊(扇區)存取信息的存儲設備,塊設備一般作为文件系統的基本存儲設備,文件系統會在物理塊存更是肝腦塗地也要幫忙儲的基礎上創建文◢件,目錄等¤以方便操作.不同塊設備的扇區大小不完全一樣,但GeekOS系統中假設所有塊設備的扇區大小都一樣fateever——512個字節,並用宏SECTOR_SIZE常量進行了定義.

                GeekOS支持兩種塊忍不住插嘴說道設備:軟盤和IDE硬盤,系統用名ζ字fd0表示第這時候一個軟驅,ide0表示第一個IDE硬盤分區,ide1表示第二個IDE硬盤分區.塊設備的分區信息薩達古方用內核的BLOCK_DEVICE數據結→構表示,用戶要使用某個設備的時候只要調用函數Open_Block_Device(),函數參數就是用不是一般戶要使用的設備名.打開設備後,用戶就可以分別調用Block_Read()和Block_Write()來讀,寫設備指定扇區的信息.GeekOS系統中塊設備操作处理過程如圖1-2所示.

                圖1-2GeekOS系統塊設備操▼作处理流程

                在GeekOS系統中,每個塊設備都用一個Block_Device結構記錄:

                structBlock_Device{

                charname[BLOCKDEV_MAX_NAME_LEN],//

                1 2 3 4 5

                操作系將酒杯往地上一摜統有關論文範文數據庫,與我是計算機專業的相關論文格式參考文獻資料:

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