Linux内核分析第二周:操作系统是如何工作的
第一讲 函数调用堆栈
- 计算机是如何工作的?
(总结)——三个法宝
1,存储程序计算机工作模型,计算机系统最最基础性的逻辑结构;
2,函数调用堆栈,高级语言得以运行的基础,只有机器语言和汇编语言的时候堆栈机制对于计算机来说并不那么重要,但有了高级语言及函数,堆栈成为了计算机的基础功能; enter
pushl %ebp
movl %esp,%ebp
leave
movl %ebp,%esp
popl %ebp
函数参数传递机制和局部变量存储
3,中断,多道程序操作系统的基点,没有中断机制程序只能从头一直运行结束才有可能开始运行其他程序。
堆栈是c语言程序运行时必须的一个记录调用路径和参数的空间
-函数调用框架
-传递参数
-保存返回地址
-提供局部变量空间
堆栈相关的寄存器
-esp,堆栈指针(stack pinter)
-ebp,基址指针(base pointer)(高地址) 堆栈操作
-push 栈顶地址减少4个字节(32位)
-pop 栈顶地址增加4个字节 ebp在C语言中用作记录当前函数调用基址 其他关键寄存器
-cs:eip:总是指向下一条的指令地址
2.参数传递过程 下面的代码中有参数传递过程:
#include
void p1(char c)
{
printf("%c",c);
}
int p2(int x,int y)//重点关注这里的局部变量
{
return x+y;
}
int main(void)
{
char c ='a';
int x,y; x =1;
y =2;
p1(c);
z = p2(x,y);//重点关注这里的参数传递过程
printf("%d = %d+%d",z,x,y);
}
第二讲 借助Linux内核部分源代码模拟存储程序计算机工作模型及时钟中断
mykernel实验指导(操作系统是如何工作的)
使用实验楼的虚拟机打开shell
cd LinuxKernel/linux-3.9.4
qemu -kernel arch/x86/boot/bzImage
然后cd mykernel 您可以看到qemu窗口输出的内容的代码mymain.c和myinterrupt.c
使用自己的Linux系统环境搭建过程参见mykernel,其中也可以找到一个简单的时间片轮转多道程序内核代码
2.一个简单的操作系统内核源代码
1.mypcb.h//头文件
10 #define MAX_TASK_NUM 4
11 #define KERNEL_STACK_SIZE 1024*8
12
13 /* CPU-specific state of this task */
14 struct Thread {
15 unsigned long ip;
16 unsigned long sp;
17 };
18
19 typedef struct PCB{
20 int pid;
21 volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped /
22 char stack[KERNEL_STACK_SIZE];
23 / CPU-specific state of this task /
24 struct Thread thread;
25 unsigned long task_entry;
26 struct PCB next;
27 }tPCB;
28
29 void my_schedule(void);
2.mymain.c
16 #include "mypcb.h"
17
18 tPCB task[MAX_TASK_NUM];
19 tPCB * my_current_task = NULL;
20 volatile int my_need_sched = 0;
21
22 void my_process(void);
23
24
25 void __init my_start_kernel(void)
26 {
27 int pid = 0;
28 int i;
29 /* Initialize process 0*/
30 task[pid].pid = pid;
31 task[pid].state = 0;
32 task[pid].task_entry = task[pid].thread.ip = (unsigned long)my_process;
33 task[pid].thread.sp = (unsigned long)&task[pid].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];
34 task[pid].next = &task[pid];
35 /fork more process /
36 for(i=1;i<MAX_TASK_NUM;i++)
37 {
38 memcpy(&task[i],&task[0],sizeof(tPCB));
39 task[i].pid = i;
40 task[i].state = -1;
41 task[i].thread.sp = (unsigned long)&task[i].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];
42 task[i].next = task[i-1].next;
43 task[i-1].next = &task[i];
44 }
45 /* start process 0 by task[0] /
46 pid = 0;
47 my_current_task = &task[pid];
48 asm volatile(
49 "movl %1,%%esp\n\t" / set task[pid].thread.sp to esp /
50 "pushl %1\n\t" / push ebp /
51 "pushl %0\n\t" / push task[pid].thread.ip /
52 "ret\n\t" / pop task[pid].thread.ip to eip /
53 "popl %%ebp\n\t" //弹出来ebp,内核初始化工作完成
54 :
55 : "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp) / input c or d mean %ecx/%edx*/
56 );
57 }
58 void my_process(void)
59 {
60 int i = 0;
61 while(1)
62 {
63 i++;
64 if(i%10000000 == 0)
65 {
66 printk(KERN_NOTICE "this is process %d -\n",my_current_task->pid);
67 if(my_need_sched == 1) //执行10 000 000次才判断一次是否需要调度
68 {
69 my_need_sched = 0;
70 my_schedule();
71 }
72 printk(KERN_NOTICE "this is process %d +\n",my_current_task->pid);
73 }
74 }
75 }
3.myinterrupt.c 调度机制
15 #include "mypcb.h"
16
17 extern tPCB task[MAX_TASK_NUM];
18 extern tPCB * my_current_task;
19 extern volatile int my_need_sched;
20 volatile int time_count = 0;
21
22 /*
23 * Called by timer interrupt.
24 * it runs in the name of current running process,
25 * so it use kernel stack of current running process
26 */
27 void my_timer_handler(void)
28 {
29 #if 1
30 if(time_count%1000 == 0 && my_need_sched != 1)
31 {
32 printk(KERN_NOTICE ">>>my_timer_handler here<<<\n");
33 my_need_sched = 1;
34 }
35 time_count ++ ;
36 #endif
37 return;
38 }
39
40 void my_schedule(void)
41 {
42 tPCB * next;
43 tPCB * prev;
44
45 if(my_current_task == NULL
46 || my_current_task->next == NULL)
47 {
48 return;
49 }
50 printk(KERN_NOTICE ">>>my_schedule<<<\n");
51 /* schedule */
52 next = my_current_task->next;
53 prev = my_current_task;
54 if(next->state == 0)/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped / //在两个正在执行的进程之间做上下文切换
55 {
56 / switch to next process /
57 asm volatile(
58 "pushl %%ebp\n\t" / save ebp /
59 "movl %%esp,%0\n\t" / save esp /
60 "movl %2,%%esp\n\t" / restore esp /
61 "movl $1f,%1\n\t" / save eip / //$1f就是指标号1:的代码在内存中存储的地址
62 "pushl %3\n\t"
63 "ret\n\t" / restore eip /
64 "1:\t" / next process start here */
65 "popl %%ebp\n\t"
66 : "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
67 : "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
68 );
69 my_current_task = next;
70 printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid
71 }
72 else
73 {
74 next->state = 0;
75 my_current_task = next;
76 printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid);
77 /* switch to new process /
78 asm volatile(
79 "pushl %%ebp\n\t" / save ebp /
80 "movl %%esp,%0\n\t" / save esp /
81 "movl %2,%%esp\n\t" / restore esp /
82 "movl %2,%%ebp\n\t" / restore ebp /
83 "movl $1f,%1\n\t" / save eip /
84 "pushl %3\n\t"
85 "ret\n\t" / restore eip */
86 : "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
87 : "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
88 );
89 }
90 return;
91 }
实验截图
黄伟业原创作品转载请注明出处《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000
转载于:https://www.cnblogs.com/1551127024hwy/p/5248216.html
Linux内核分析第二周:操作系统是如何工作的相关推荐
- LINUX内核分析第二周学习总结——操作系统是如何工作的
LINUX内核分析第二周学习总结--操作系统是如何工作的 张忻(原创作品转载请注明出处) <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course ...
- Linux内核分析——第二周学习笔记
20135313吴子怡.北京电子科技学院 chapter 1 知识点梳理 (一)计算机是如何工作的?(总结)--三个法宝 ①存储程序计算机工作模型,计算机系统最最基础性的逻辑结构: ②函数调用堆栈,高 ...
- Linux内核分析 笔记二 操作系统是如何工作的 ——by王玥
一.知识要点 1.计算机是如何工作的?(总结)--三个法宝 存储程序计算机工作模型,计算机系统最最基础性的逻辑结构: 函数调用堆栈,高级语言得以运行的基础,只有机器语言和汇编语言的时候堆栈机制对于计算 ...
- Linux内核分析第一周——计算机是如何工作的
冯诺依曼体系结构 核心思想 1.冯诺依曼是:数字计算机的数制采用二进制:计算机应该按照程序顺序执行. 2.采用二进制作为计算机数值计算的基础,以0.1代表数值.不采用人类常用的十进制计数方法,二进制使 ...
- Linux内核分析考试试题,linux内核分析第二周作业
#include #include "mypcb.h" extern tPCB task[MAX_TASK_NUM]; extern tPCB * my_current_task; ...
- linux 内核 第二周 操作系统是如何工作的
姬梦馨 原创博客 <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 一:计算机的三个法宝 存储程序计算机工 ...
- 20135320赵瀚青LINUX内核分析第一周学习笔记
赵瀚青原创作品转载请注明出处<Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 一.概述 第一周的学习内容主 ...
- Linux内核分析——第一周学习笔记
20135313吴子怡.北京电子科技学院 chapter 1 知识点梳理 第一节 存储程序计算机工作模型 1.冯诺依曼体系结构:即具有存储程序的计算机体系结构.目前大多数拥有计算和存储功能的设备(智能 ...
- 庖丁解牛Linux内核分析01:操作系统工作原理基础
目录 1 存储程序计算机工作模型 2 IA-32汇编基础 2.1 寄存器概述 2.1.1 通用寄存器 2.1.2 段寄存器 2.1.3 标志寄存器 2.2 数据格式 2.3 寻址方式 2.3.1 立即 ...
最新文章
- php面对对象设计,PHP对象与设计
- ftp服务器 无线路由器,用无线路由器构建FTP服务器 快乐大家分享
- 我php第一个页面,PHP 第一个 PHP 页面 - 第一个 PHP 页面 - phpStudy
- mysql 重启数据库实例_mysql 单机多实例重启数据库服务
- mysqlbackup 重建带有gtid特性的slave
- 由数据范围反推算法时间复杂度和需要用到的算法类型
- Win2008首次使用关闭的安全选项
- Unity2018引用System.Windows.Forms.dll发布报错
- git可视化管理工具sourcetree
- 全志R311芯片规格书-datasheet资料分享
- html放大镜小图标,canvas初尝试之放大镜图标绘制
- 毕业设计之 ----基于微信小程序的商城购物系统
- HTML表格做个人简历
- 从《我不是潘金莲》谈程序员的核心竞争力 1
- 白话数据、数据项、数据元素和数据对象的概念和联系。
- 软件体系结构-03-层次体系结构概述
- 怎么删除桌面右键打开好桌道壁纸
- 小白web进阶(二)
- 微软发布2015年7月安全公告 安全狗提醒及时修复
- 【Springboot】Spring与Springboot简介
热门文章
- 视频教程-SpringBoot Web项目案例视频课程-Java
- KISSY基础篇乄目录
- java 内置jetty_java内嵌jetty服务器
- c语言实现动态心型代码
- WebSocket:响应头‘Sec-WebSocket-Accept‘的生成
- 《HTML5 2D游戏编程核心技术》——第1章,第1.5节开始Snail Bait游戏编程
- 大家好,介绍一下,这是我的新朋友@VP
- springboot上传下载文件(4)--上传下载工具类(已封装)
- 2020第十一届蓝桥杯国赛JAVA B组真题解析(带源码及解析)
- 模拟电子技术学习笔记-NPN三极管的内部结构