1、 操作系统操作系统 课程设计说明书课程设计说明书 题题 目：目： GeekosGeekos 操作系统的研究与实现操作系统的研究与实现 学学 院：院： 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 专专 业业： 信息安全信息安全 姓姓 名名： 学学 号号： 指导教师：指导教师： 2013 年年 03 月月 20 日日 目 录 1 实验目的实验目的 3 2 项目设计要求项目设计要求3 3 如何建立开发环境如何建立开发环境.4 4 项目设计原理项目设计原理.5 5 项目设计的具体实现项目设计的具体实现9 6 系统编译运行的原理及结果系统编译运行的原理及结果.19 7 遇到问题及解决方法遇到问题及解决方法
2、21 8 课程设计总结课程设计总结.2222 1 1 实验目的实验目的 操作系统的课程设计非常又必要，可以使我们通过实验，更加深入得理解 和掌握操作系统的基本理论和功能技术，将相对抽象的理论应用于实践，提高分 析问题和解决问题的能力，提高编写和开发系统程序的能力。 此次课程设计， 通过搭建 Linux 实验平台，对专门为操作系统课程教学而设计的操作系统 GeekOS 的项目代码的补充和完善，从浅到深，由表面到内涵地去理解操作系统 的设计思想，理解操作系统内核工作的基本原理。在完成项目的过程中，通过动 手操作，使得我们能够在动手查阅资料、思考排难等探索性活动中进一步理解操 作系统的抽象概念，并进
3、一步理解操作系统复杂的结构和工作原理。以下是各个 项目的主要目的： 项目 0：熟悉 GeekOS 的项目编译、调试和运行环境，掌握 GeekOS 运行工作 过程。 项目 1：熟悉 ELF 文件格式，了解 GeekOS 系统如何将 ELF 格式的用户可执 行程序装入到内存，建立内核进程并运行的实现技术。 项目 2: 扩充 GeekOS 操作系统内核, 使得系统能够支持用户级进程的动态 创建和执行。 2 2 项目设计要求项目设计要求 2.1 Project02.1 Project0 （1）搭建 GeekOS 的编译和调试平台，掌握 GeekOS 的内核进程工作原理。 （2）熟悉键盘操作函数，编程实
4、现一个内核进程。该进程的功能是：接收 键盘输入的字符并显示到屏幕上，当输入 ctrl+d 时，结束进程的运行。 2.2 Project12.2 Project1 （3）修改/geekos/elf.c 文件：在函数 Parse_ELF_Executable( )中添加代 码，分析 ELF 格式的可执行文件（包括分析得出 ELF 文件头、程序头，获取可执 行文件长度，代码段、数据段等信息） ，并填充 Exe_Format 数据结构中的域值。 （4）在 Linux 环境下编译系统得到 GeekOS 镜像文件。 （5）编写一个相应的 bochs 配置文件。 （6）在 bochs 中运行 GeekOS
5、系统显示结果。 2.3 Project22.3 Project2：要求用户对以下几个文件进行修改：要求用户对以下几个文件进行修改： （7）“src/GeekOS/user.c”文件中的函数 Spawn（） ，其功能是生成一个新 的用户级进程； （8）“src/GeekOS/user.c”文件中的函数 Switch_To_User_Context（） ， 调度程序在执行一个新的进程前调用该函数以切换用户地址空间； （9）“src/GeekOS/elf.c”文件中的函数 Parse_ELF_Executable（） 。该函 数的实现要求和项目 1 相同。 （10）“ src/GeekOS/user
6、seg.c ” 文 件 中 主 要 是 实 现 一 些 为 实 现 对 “src/GeekOS/user.c”中高层操作支持的函数。 （11）“src/GeekOS/kthread.c” 文件中的 Start_User_Thread 函数和 Setup_User_Thread 函数。Setup_User_Thread（）函数的功能是为进程初始化 内核堆栈，堆栈中是为进程首次进入用户态运行时设置处理器状态要使用的数 据。Start_User_Thread（）是一个高层操作，该函数使用 User_Context 对象开 始一个新进程。 （12）“src/GeekOS/kthread.c”文件中主要是实现用户程序要求内核进 行服务的一些系统调用函数定义。要求用户实现的有 Sys_Exit（）函数、 Sys_PrintString（）函数、Sys_GetKey（） 、Sys_SetAttr（） 、
