迷你操作系统设计

操作系统 实验(cxl 老师)

上了一个学期的操作系统，总算也是拼拼凑凑整了个玩具操作系统，写一篇文章来记录一下，本文就按照实验的顺序，介绍一下一个学期的成果吧

• 本文的实验均在wsl2+Unbuntu的环境下完成
• 使用qemu-system-i386

实验一：Start

• 使用 multiboot 协议，借助 qemu 实现 VGA 的简单输出
• movx source, destination
  • movl: 32 位
  • movw: 16 位
  • movb:  8  位
• VGA 的输出：
  • 使用movl $0x2f4b2f4f, 0xB8000的格式，其中，前串字符表示输出的字符，后字符串表示输出的地址
  • 其中，每个字符需要 2 个字节，一个存放 ASCII 码，一个存放字符的显示颜色
• 串口的输出：使用以下格式

  movb $0x46, %al /* 输出字母F */
  movw $0x3F8, %dx
  outb %al, %dx /* put char */

实验二：Multiboot2myMain

• 在源代码的语言层面，完成从汇编语言到 C 语言的衔接
• 在功能上，实现清屏、格式化输入输出，设备包括 VGA 和串口，接口符合要求
  • 可以直接修改指针指向地址的值，以此实现修改 VGA 的输出，例如

    void put_char2pos(unsigned char c, int color, unsigned short int pos)
    {
        unsigned short int data = 0;
        data += color << 8;
        data += c;
        unsigned short int *p;
        p = (unsigned short int *)(pos * 2 + VGA_BASE);
        *p = data;
        set_cursor_pos(pos + 1);
    }

• 在软件层次和结构上，完成 multiboot_header、myOS 和 userApp 的划分，体现在文件目录组织和 Makefile 组织上

实验三：shell&Interrupt&timer

• 简单的 shell 程序，提供 cmd 和 help 命令，允许注册新的命令
• 中断机制和中断控制器 i8259A 初始化
• 时钟 i8253 和周期性时钟中断
• VGA 输出的调整：
  • 左下角：时钟中断之外的其他中断，一律输出“unknown interrupt”
  • 右下角：从某个时间开始，大约每秒更新一次格式为：HH:MM:SS

实验四：Memory Management

• 内存检测，确定动态内存的范围
• 提供动态分区管理机制 dPartition
• 提供等大小固定分区管理机制 ePartition
• 使用动态分区管理机制来管理所有动态内存
• 提供 kmalloc/kfree 和 malloc/free 两套接口，分别提供给内核和用户

实验五：TaskManager & FCFS

• 任务管理器
• 任务数据结构
• 任务池：数据结构的静态 or 动态管理
• 任务创建/销毁，任务启动和终止
• 上下文切换
• idle 任务、init 任务
• 调度器 FCFS
• 初始化完成后，转入多任务状态运行

实验六：Scheduler

• 调度算法，至少 2 种（不含 FCFS）
• 任务管理器
  • 任务数据结构
  • 任务创建/销毁
  • 调度器

详细代码：请看

      详细的实验报告可以看:链接