ucore_lab1_练习一

（本示例中，如果输入行前面出现美元符号（$），表示这是命令行提示符。紧接其后的是命令行，可以通过控制台输入命令）

理解通过make生成执行文件的过程

通过静态分析代码来了解：

操作系统镜像文件ucore.img是如何一步一步生成的？(需要比较详细地解释Makefile中每一条相关命令和命令参数的含义，以及说明命令导致的结果)
一个被系统认为是符合规范的硬盘主引导扇区的特征是什么？

注：前面为一些基础知识，看题目答案可直接到：二、make生成过程分析 中的 第2点 和 第3点

一、预备知识

关于编译和链接：程序编译的过程

对于在没有汇编知识的时候有些不理解，所以写一下
类似于C、C++，有一个源文件，在Windows下也就是 .asm 文件。
编译过程首先要把源文件编译成中间代码文件，在Windows下也就是 .obj 文件，UNIX下是 .o文件，即 Object File，这个动作叫做编译（compile）。然后再把大量的Object File合成执行文件，这个动作叫作链接（link），也就是把==.obj== 文件进行链接。

关于gcc：

GCC 编译器是 Linux 下默认的 C/C++ 编译器，大部分 Linux 发行版中都是默认安装的。GCC 编译器通常以 Linux 命令的形式在终端（Shell）中使用，它有很多选项。
GCC 仅仅是一个编译器，没有界面，必须在命令行模式下使用。通过gcc命令就可以将源文件编译成可执行文件。
GCC 既可以一次性完成C语言源文件的编译，也可以分步骤完成。
（这里给出一些这次实验用到的gcc命令，更详细gcc教程参考：）

1. 在类 Unix 操作系统（Unix、Linux、Mac OS 等）中检测是否已经安装GCC编译器

$ gcc --version

如图“cc”也可以

2. gcc 命令

gcc -c 命令：只编译不链接，仅生成目标文件
-c选项表示编译、汇编指定的源文件（也就是编译源文件），但是不进行链接。使用-c选项可以将每一个源文件编译成对应的目标文件。
目标文件是一种中间文件或者临时文件，如果不设置该选项，gcc 一般不会保留目标文件，可执行文件生成完成后就自动删除了。
例如：

$ gcc -c bootmain.c

编译bootmain.c源文件

gcc -o命令：指定输出文件
它的用法为：

$ [infile] -o [outfile]

[infile] 表示输入文件（也即要处理的文件），它可以是源文件，也可以是汇编文件或者是目标文件；[outfile] 表示输出文件（也即处理的结果），它可以是预处理文件、目标文件、可执行文件等。

关于gdb

UNIX及UNIX-like下的调试工具。具有修复网络断点以及恢复链接等功能，比BCB的图形化调试器有更强大的功能。
GDB主要帮助你完成下面四个方面的功能：
1、启动你的程序，可以按照你的自定义的要求随心所欲的运行程序。
2、可让被调试的程序在你所指定的调置的断点处停住。（断点可以是条件表达式）
3、当程序被停住时，可以检查此时你的程序中所发生的事。
4、你可以改变你的程序，将一个BUG产生的影响修正从而测试其他BUG。

关于Makefile

所要完成的Makefile 文件描述了整个工程的编译、连接等规则。其中包括：工程中的哪些源文件需要编译以及如何编译、需要创建哪些库文件以及如何创建这些库文件、如何最后产生我们想要的可执行文件。

makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。

make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命令，比如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make。可见，makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。

二、make生成过程分析

1、执行Makefile文件的方法

进入 Makefile 文件所在位置执行 make 命令

$ cd [文件位置]

1是文件位置，用清华的系统应该都是这个位置，
进入文件后用命令

$ ls

看到有Makefile文件，执行make命令

$ make

如果已经执行过make文件则会显示nothing to be啥啥啥，用以下命令清除之前make的执行结果：

$ make clean

然后看到 + cc 我觉得就是在调用gcc 编译器编译 .c 文件，然后执行结果生成一个名为 obj 的文件夹

然后执行命令：

$ man make

可以看到应该是关于make命令的使用手册

2、Makefile文件干了什么，如何一步一步生成本次实验问的镜像文件ucore.img

1、用make V=命令查看make命令的详细执行过程

$ make V=

然后显示makefile文件详细执行过程
其中：
1、

+cc kern/init/init.c
表示编译了 kern/init 文件中的 init.c 文件

-ggdb : 生成可供gdb使用的调试信息
-m32 :生成适用于32位环境的代码
-gstabs ：生成stabs格式的调试信息
-nostdinc ：不在标准系统文件夹寻找头文件，只在-I等参数指定的文件夹中搜索头文件
-fno-stack-protector ：不生成用于检测缓冲区溢出的代码
-Os 为减小代码大小而进行优化

标黑的一段表示将 init.c 文件编译为输出文件 init.o 并放入 obj 文件夹中
之后的类似的+cc开头的代码均执行了这样一个过程

2、

这里的 .S 文件是经过预编译的汇编语言源代码文件

3、

ld 命令目标文件转化成可执行程序，这里转化成 bootblock.out,可以理解成一个Bootloader的执行程序

4、

dd 命令把Bootloader放到一个虚拟的硬盘里去，这里生成一个虚拟硬盘叫 uCore.img ，这个虚拟硬盘就会基于里面的数据来执行相应的代码

5、

这里生成两个软件，第一个是Bootloader，第二个是kernel，kernel是uCore的组成部分

3、被系统认为是符合规范的硬盘主引导扇区的特征

这里需要看一下一个文件：

在tools文件夹中的sign.c文件，这个文件中完成了特征的标记
查看sign.c文件内容：

按照这个文件的描述，需要检查以下几点：

输入的主引导扇区的记录必须是510字节以内（446+64）
输出的主引导扇区的最后两个字节是55AA
bootblock就是需要用到的主引导扇区

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