操作系统的启动实验报告.doc

操作系统实验报告课程名称操作系统课程编号0906553实验项目名称操作系统的启动学号年级姓名专业计算机科学与技术学生所在院计算机科学与技术学院指导老师实验室名称哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院一实验概述1. 实验名称：操作系统的启动2. 实验目的：1） 跟踪调试EOS在PC机上从加电复位到成功后启动的全过程，了解操作系统的启动过程；2） 查看EOS启动后的状态和行为，理解操作系统启动后的工作方式。3. 实验类型：验证，设计4. 实验内容：1） 准备实验，启动OS Lab，新建一个EOS Kernel项目；2） 调试EOS操作系统的启动过程 使用Bochs作为远程目标机 调试BIOS程序 调试软盘引导扇区程序 调试加载程序 调试内核 查看EOS启动后的状态和行为二实验环境操作系统：windows XP编译器：Tevalaton OS Lab语言：C+三实验过程 1.设计思路和流程图：CPU从默认位置执行BIOS的开机自检和初始化程序之后，BIOS将软盘引导扇区加载到0x7C00并执行 软盘引导扇区中的Boot程序开始执行，将软盘根目录中的Loader程序文件Loader.bin加载到0x1000并执行Kernel.dll开始执行，初始化EOS内核，EOS启动完毕Loader程序开始执行，先加载Kernel.dll，然后启动保护模式和分页机制，最后调到Kernel.dll的入口点执行2.实验过程： 1）在Console窗口中输入调试指令sreg，查看当前CPU中各个段寄存器的值，其中CS寄存器信息行中的“s=0xf000”表示CS寄存器的值为0xf000。2）输入调试命令r，显示当前CPU中各个通用寄存器的值，“rip: 0x00000000:0000fff0”表示 IP 寄存器的值为 0xfff0。3）输入调试命令 xp /1024b 0x0000，查看开始的 1024 个字节的物理内存。在 Console 中输出的这 1K 物理内存的值都为 0，说明 BIOS 中断向量表还没有被加载到此处。4）输入调试命令 xp /512b 0x7c00，查看软盘引导扇区应该被加载到的内存位置。输出的内存值都 为 0，说明软盘引导扇区还没有被加载到此处。可以验证 BIOS 第一条指令所在逻辑地址中的段地址CS寄存器值是一致的，偏移地址和 IP 寄存器 的值是一致的。由于内存还没有被使用，所以其中的值都为0。5） 输入调试命令 vb 0x0000:0x7c00，这样就在逻辑地址 0x0000:0x7c00（相当于物理地址 0x7c00）处添加了一个断点。输入调试命令 c 继续执行，在 0x7c00 处的断点中断。中断后会在 Console 窗口中输出下一个要 执行的指令，即软盘引导扇区程序的第一条指令。6） 输入调试命令 sreg 验证 CS 寄存器（0x0000）的值。7） 输入调试命令 r 验证 IP 寄存器（0x7c00）的值。8）输入调试命令 xp /512b 0x0600 可验证第一个用户可用区域是空白的。9）设计两个查看内存的调试命令，分别验证这两个用户可用区域的高地址端也是空白的。10）软盘引导扇区程序的主要任务就是将软盘中的 loader.bin 文件加载到物理内存的 0x1000 处，然后跳 转到 loader 程序的第一条指令（物理地址 0x1000 处的指令）继续执行 loader 程序。 输入调试命令xp /8b 0x1000查看内存0x1000处的数据，验证此块内存的前三个字节和loader.lst 文件中的第一条指令的字节码是相同的。11）根据之前记录的 loader.bin 文件的大小，自己设计一个查看内存的调试命令，查看内存中 loader 程序结束位置的字节码，并与 loader.lst 文件中最后指令的字节码比较，验证 loader 程序被完 全加载到了正确的位置。12）调试内核，在项目管理器中打开start.c文件，对其中的操作系统内核入口点函数KiSystemStartup添加断点及监视，在监视窗口中可以看到此函数的地址，与在虚拟内存x80001117处保存的函数入口地址相同，说明的确是由loader程序进入了操作系统内核。13）在控制台中输入命令“ver”，可得EOS的的版本，在控制台中输入命令“pt”，课查看输出的进程和线程信息。在进程列表中只有一个 ID 为 1 的系 统进程，其优先级为 24，包含有 10 个线程，其中的 ID 为 2 的线程是该进程的主线程，系统进程没有映像 名称。在线程列表中有 10 个线程，它们都是系统线程。其中优先级为 0 的是空闲线程，当没有优先级大 于 0 的线程占用处理器时，空闲线程就会在处理器上运行并处于运行状态（Running），否则就处于就绪状 态（Ready）。 ID 为 20 的线程是控制台派遣线程，用于将键盘事件派遣到活动的控制台线程，所以在没有键盘事件发生的时间里，该线程都处于阻塞状态（Waiting）。 余下的八个线程都是控制台线程，分别对应 于八个控制台，由于它们执行的是同一个控制台线程函数（ke/sysproc.c 文件中的 KiShellThread 函数）， 所以它们开始执行的地址都是相同的。控制台线程只有在处理控制台命令的时候才会处于运行状态，其它 时间它们都在等待控制台命令的输入，会处于阻塞状态。由于本次是在控制台 1 中执行的 pt 命令，所以 控制台 1 对应的线程处于运行状态，而其它的七个控制台线程都处于阻塞状态。14）将实验文件夹中的hello.exe文件添加到软盘镜像文件中，并在EOS启动完毕后，在EOS控制台中输入命令“hello”，迅速切换到控制台2，输入命令“pt”，可查看输出的进程和线程信息。四实验体会本次实验了解了操作系统启动后的行为和状态，通过一步步具体的操作，理解了操作系统启动后运行的每个方面。在实验的过程中，对于自己设计的命令，可以在给定的范围内进行尝试，并不仅仅是将步骤中的例子略微改动，对于验证loader.lst文件最后的字节码命令，需要经过一定的计算，由于其文件大小为1.56KB，因此需要将