操作系统实验报告 附思考题解读.pdf

《操作系统实验报告 附思考题解读.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《操作系统实验报告 附思考题解读.pdf（23页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、课程设计课程设计( (综合实验综合实验) )报告报告( 2015 - 2016 年度第 1 学期)名称：题目：院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：成绩：日期：操作系统综合实验oslab 综合实验计算机系分散进行2015 年10 月 29 日实验实验 1 1 实验环境的使用实验环境的使用一、一、 综合实验的目的与要求综合实验的目的与要求熟悉操作系统集成实验环境OS Lab 的基本使用方法。练习编译、调试 EOS 操作系统内核以及 EOS 应用程序。二、实验正文二、实验正文1.启动 OS Lab2.1 执行项目 Windows 控制台窗口内容显示2.2 调试项目2.2.1 使用断点中断

2、执行2.2.2 单步调试2.2.2 .3 单步调试 结果显示：练习使用“逐语句”功能和“跳出”功能2.2.3 查看变量的值快速监视添加监视2.2.4 调用堆栈调用堆栈显示内容进入 Func 函数双击 main 函数所在的行表示此函数是当前调用堆栈中的活动函数。3 新建 EOS 内核项目4 EOS 应用程序项目的生成和调试4.1 新建 EOS 应用程序项目4.2 调试项目添加断点后单步调试结果显示4.3 查看软盘镜像文件中的内容4.4 修改 EOS 应用程序项目名称5 退出 OS Lab6 保存 EOS 内核项目三、综合实验总结或结论三、综合实验总结或结论思考与练习：1. 在哪些情况下应该使用“

3、逐过程”调试，在哪些情况下应该使用“逐语句”调试。1答：逐语句为每执行一行语句，如果碰到函数调用它就会进入到函数里面。而逐过程碰到答：逐语句为每执行一行语句，如果碰到函数调用它就会进入到函数里面。而逐过程碰到函数时不进入函数，把函数调用当成一条语句去执行。函数时不进入函数，把函数调用当成一条语句去执行。2.生成 EOS SDK 文件夹的目的和作用。明白文件夹的组织结构和各个文件的来源和作用。查看 EOS 应用程序包含了 SDK 文件夹中的哪些头文件，是如何包含的？（1 1）EOSEOSSDKSDK 为应用程序调用系统为应用程序调用系统 APIAPI 提供服务，可作为用户编程中使用的工具包集合。

4、提供服务，可作为用户编程中使用的工具包集合。（2 2）其主要包括）其主要包括 INCINC 头文件头文件 LIBLIB 文件夹、导入库文件和文件夹、导入库文件和 BINBIN 文件夹、动态链接库、可执行文件夹、动态链接库、可执行程序、二进制文件。程序、二进制文件。（3 3）包含的头文件有）包含的头文件有:eos.h:eos.h 负责导出负责导出 APIAPI 函数函数,eosdef.h,eosdef.h 声明负责导出函数类型的定声明负责导出函数类型的定义义,error.h,error.h 负责导出错误码。负责导出错误码。（4 4）EOSEOS 应用程序在项目的头文件中只是包含了应用程序在项目的

5、头文件中只是包含了 eos.heos.h 文件，在文件，在 eos.heos.h 文件中又包含了文件中又包含了eosdef.heosdef.h 和和 error.herror.h 文件。文件。实验实验 2 2 操作系统的启动操作系统的启动一、一、 综合实验的目的与要求综合实验的目的与要求跟踪调试 EOS 在 PC 机上从加电复位到成功启动全过程，了解操作系统的启动过程。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。二、实验正文二、实验正文1. 准备实验新建一个 EOS Kernel 项目。打开 boot.asm 和 loader.asm 两个汇编文件。生成项目。找到 load

6、er.bin 文件，记录下此文件的大小 1566 字节。2 调试 EOS 操作系统的启动过程2.1 使用 Bochs 做为远程目标机找到“远程目标机”属性，将此属性值修改为“BochsDebug”2.2 调试 BIOS 程序2.2.1 在 Console 窗口中输入调试命令 sreg 后按回车，其中 CS 寄存器信息行中的“ s=0 xf000”表示 CS 寄存器的值为 0 xf000。2.2.2 输入调试命令 r 后按回车，显示当前 CPU 中各个通用寄存器的值。其中“ rip:0 x00000000:0000fff0”表示 IP 寄存器的值为 0 xfff0。2.2.3 输入调试命令 xp

7、 /1024b 0 x0000，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。2.2.4 输入调试命令 xp /512b 0 x7c00 ，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。2可以验证可以验证 BIOS BIOS 第一条指令所在逻辑地址中的段地址和第一条指令所在逻辑地址中的段地址和 CS CS 寄存器值是一致的，偏移地址寄存器值是一致的，偏移地址和和 IP IP 寄存器值是一致的。由于内存还没有被使用，所以其中的值都为寄存器值是一致的

8、。由于内存还没有被使用，所以其中的值都为 0 0。2.3 调试软盘引导扇区程序2.3.1. 输入调试命令 vb 0 x0000:0 x7c00，添加断点2.3.2. 输入调试命令 c 继续执行2.3.3. 输入调试命令 sreg 验证 CS 寄存器（ 0 x0000）的值。2.3.4. 输入调试命令 r 验证 IP 寄存器（ 0 x7c00）的值。2.3.5 输入调试命令 xp /1024b 0 x0000 验证此时 BIOS 中断向量表已经被载入。2.3.6.2.3.6.输入调试命令 xp /512b 0 x7c00 显示软盘引导扇区程序的所有字节码。32.3.7 输入调试命令 xp /51

9、2b 0 x0600 验证图 3-2 中第一个用户可用区域是空白的。2.3.82.3.8 输入调试命令 xp /512b 0 x7e00 验证图 3-2 中第二个用户可用区域是空白的。2.3.92.3.9 自己设计两个查看内存的调试命令，验证这两个用户可用区域的高地址端是空白的。(1) xp /512b 0 x7f00(1) xp /512b 0 x7f00(2) xp /512b0 x0700(2) xp /512b0 x07002.3.10 输入调试命令 xp /512b 0 xa0000 验证图 3-2 中上位内存已经被系统占用。42.3.11 自己设计一个查看内存的调试命令，验证上位内

10、存的高地址端已经被系统占用。xp /512b 0 xb0000 xp /512b 0 xb00002.3.122.3.12 输入调试命令 xp /8b 0 x1000 查看内存 0 x1000 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。2.3.132.3.13 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loader.binloader.bin 文件的大小为文件的大小为 15661566 个字节，转换为十六进制的个字节，转换为十六进制的61E61E，所以程序最后八个字节在，所以程序最后八个字节在物理内存的

11、物理内存的 0 x16160 x1616 到到 0 x161D0 x161D 的位置，的位置， 所以调试命令为所以调试命令为 xp/8bxp/8b 0 x16160 x1616。 经检验，经检验， loader.bin loader.bin程序结束位置字节码与反汇编命令相同。程序结束位置字节码与反汇编命令相同。5注：查看注：查看 loader.binloader.bin 文件的大小应在“属性”对话框中看。文件的大小应在“属性”对话框中看。2.4 调试加载程序使用查看虚拟内存的调试命令 x /1wx 0 x80001117 查看内存中保存的 32 位函数入口地址，在 Console 窗口中会输出

12、：0 x0000000080001117 : 0 x800*2.5 调试内核在“监视”窗口中可以看到KiSystemStartup 函数地址为void (PVOID) 0 x800* KiSystemStartup2.6 EOS 启动后的状态和行为三、综合实验总结或结论三、综合实验总结或结论1. 为什么 EOS 操作系统从软盘启动时要使用 boot.bin 和 loader.bin 两个程序？使用一个可以吗？ 它们各自的主要功能是什么？ 如果将 loader.bin 的功能移动到 boot.bin文件中，则 boot.bin 文件的大小是否仍然能保持小于 512 字节？答：在答：在 IDEID

13、E 环境启动执行环境启动执行 EOSEOS 操作系统时，会将操作系统时，会将 boot.binboot.bin，loader.binloader.bin，kernal.dllkernal.dll 三个三个二进制写入软件镜像文件中二进制写入软件镜像文件中, ,然后让虚拟机来执行软盘中的然后让虚拟机来执行软盘中的 EOSEOS 操作系统操作系统, ,使用其中一个是使用其中一个是不能运行的。不能运行的。2.为什么软盘引导扇区程序选择将 loader.bin 加载到第一个可用区域的 0 x1000 处呢？这样做有什么好处？这样做会对 loader.bin 文件的大小有哪些限制。答：用户只用两个可用区域

14、，加载位置非此即彼。第一个可用用户区是低地址区，且空间答：用户只用两个可用区域，加载位置非此即彼。第一个可用用户区是低地址区，且空间大小比较小，适合容纳小文件，所以我们选择将占用空大小比较小，适合容纳小文件，所以我们选择将占用空 loder.binloder.bin 加载到第一用户区。优加载到第一用户区。优点点: :低地址开始，低地址开始，便于搜索查找小文件占用小空间，便于搜索查找小文件占用小空间，节约资源。节约资源。限制限制:loder.bin:loder.bin 文件必须小文件必须小于于 1c00k 1c00k。实验实验 3 3 进程的创建进程的创建一、一、 综合实验的目的与要求综合实验的

15、目的与要求练习使用 EOS API 函数 CreateProcess 创建一个进程，掌握创建进程的方法，理解进程和程序的区别。调试跟踪 CreateProcess 函数的执行过程，了解进程的创建过程，理解进程是资源分配的单位。二、实验正文二、实验正文1 准备实验2 练习使用控制台命令创建 EOS 应用程序的进程6Hello.exe 应用程序输出结果3 练习通过编程的方式让应用程序创建另一个应用程序的进程可知子进程结束后，父进程继续执行可知子进程结束后，父进程继续执行4 调试 CreateProcess 函数在“反汇编”窗口的左侧显示的虚拟地址中看到所有指令的虚拟地址都大于 0 x8000000

16、0，说明内核（ kernel.dll） 处于高 2G 的虚拟地址空间中。查看 main 函数的指令所在的虚拟地址都是小于 0 x80000000， 说明应用程序 （ eosapp.exe）处于低 2G 的虚拟地址空间中。5 调试 PsCreateProcess 函数进程执行的结果:绘制一幅进程创建过程的流程图。绘制一幅进程创建过程的流程图。6 练习通过编程的方式创建应用程序的多个进程多个进程并发执行的结果:有结果显示可知有两个进程在执行有结果显示可知有两个进程在执行三、综合实验总结或结论三、综合实验总结或结论1. 在源代码文件 NewTwoProc.c进行修改，要求使用 hello.exe 同

17、修改结果如下图所示：7提供的源代码基础上时创建 10 个进程。部分修改代码如下图所示：（“”部分为相似的4-9 进程代码）if (CreateProcess(A:Hello.exe, NULL, 0, &StartupInfo, &ProcInfoOne)& CreateProcess(A:Hello.exe, NULL, 0, &StartupInfo, &ProcInfoTwo)& CreateProcess(A:Hello.exe, NULL, 0, &StartupInfo, &ProcInfo3)& CreateProcess(A:Hello.exe, NULL, 0, &Start

18、upInfo, &ProcInfo3) & CreateProcess(A:Hello.exe, NULL, 0, &StartupInfo, &ProcInfo10)& CreateProcess(A:Hello.exe, NULL, 0, &StartupInfo, &ProcInfo10)WaitForSingleObject(ProcInfoOne.ProcessHandle, INFINITE);WaitForSingleObject(ProcInfoTwo.ProcessHandle, INFINITE);WaitForSingleObject(ProcInfo3.ProcessH

19、andle, INFINITE);WaitForSingleObject(ProcInfo3.ProcessHandle, INFINITE); WaitForSingleObject(ProcInfo10.ProcessHandle, INFINITE);WaitForSingleObject(ProcInfo10.ProcessHandle, INFINITE);GetExitCodeProcess(ProcInfoOne.ProcessHandle, &ulExitCode);GetExitCodeProcess(ProcInfo3.ProcessHandle, &ulExitCode)

20、;GetExitCodeProcess(ProcInfo3.ProcessHandle, &ulExitCode);printf(nThe process 3 exit with %d.n, ulExitCode);printf(nThe process 3 exit with %d.n, ulExitCode);GetExitCodeProcess(ProcInfo10.ProcessHandle, &ulExitCode);GetExitCodeProcess(ProcInfo10.ProcessHandle, &ulExitCode);printf(nThe process 10 exi

21、t with %d.n, ulExitCode);printf(nThe process 10 exit with %d.n, ulExitCode);CloseHandle(ProcInfoOne.ProcessHandle);CloseHandle(ProcInfoTwo.ThreadHandle);CloseHandle(ProcInfo3.ProcessHandle);CloseHandle(ProcInfo3.ProcessHandle);CloseHandle(ProcInfo3.ThreadHandle);CloseHandle(ProcInfo3.ThreadHandle);C

22、loseHandle(ProcInfo10.ProcessHandle);CloseHandle(ProcInfo10.ProcessHandle);CloseHandle(ProcInfo10.ThreadHandle);CloseHandle(ProcInfo10.ThreadHandle);2. 在 PsCreateProcess 函 数 中 调 用 了 PspCreateProcessEnvironment 函 数 后 又先 后 调 用 了 PspLoadProcessImage 和 PspCreateThread 函数， 学习这些函数的主要功能。能够交换这些函数被调用的顺序吗？答：答

23、：PspCreateProcessEnvironmentPspCreateProcessEnvironment创建了进程控制块，地址空间和分配了句柄表，创建了进程控制块，地址空间和分配了句柄表，PspLoadProcessImagePspLoadProcessImage 将进程的可执行映象加载的到了进程的地址空间中，将进程的可执行映象加载的到了进程的地址空间中，PspCreateThreadPspCreateThread 创建了进程的主线程。这三个函数知道自己从哪里开始执行，执行哪些创建了进程的主线程。这三个函数知道自己从哪里开始执行，执行哪些指令，因此不能交换它们的顺序。指令，因此不能交换它

24、们的顺序。8实验实验 4 4 线程的状态和转换线程的状态和转换一、一、 综合实验的目的与要求综合实验的目的与要求调试线程在各种状态间的转换过程，熟悉线程的状态和转换。通过为线程增加挂起状态，加深对线程状态的理解。二、实验正文二、实验正文1 准备实验2 调试线程状态的转换过程2.1 线程由阻塞状态进入就绪状态“ *Thread”State 域的值为 3（ Waiting）的 Next 和 Prev 指针的值都不为 0， 双向链表项 StateListEntry， 说明这个线程还处于阻塞状态，并在某个同步对象的等待队列中； StartAddr 域的值为IopConsoleDispatchThrea

25、d是控制台派遣线程。在“调用堆栈”窗口中双击 PspUnwaitThread 函数对应的堆栈项， 按 F10 调试，此时State 域的值为 0 （ Zero）针的值都为 0， 双向链表项 StateListEntry 的 Next 和 Prev 指，说明这个线程就， 说明这个线程已经处于游离状态。按 F5 继续执行， 在 PspReadyThread 函数中的断点处中断。 按 F10 单步调试直到此函数的最后。此时 State 域的值为 1（ Ready）Next 和 Prev 指针的值都不为 0经被放入优先级为 24 的就绪队列中。2.2 线程由运行状态进入就绪状态2.3 线程由就绪状态进

26、入运行状态2.4 线程由运行状态进入阻塞状态3 为线程增加挂起状态三、综合实验总结或结论三、综合实验总结或结论1. 思考一下，在本实验中，当 loop 线程处于运行状态时， EOS 中还有哪些线程，它们分别处于什么状态。可以使用控制台命令 pt 查看线程的状态。答：有一个优先级为答：有一个优先级为 0 0 的空闲线程处于就绪状态，的空闲线程处于就绪状态，8 8 个优先级为个优先级为 2424 的控制台线程处于阻塞的控制台线程处于阻塞状态，状态，1 1 个优先级的个优先级的 2424 的控制台派遣线程处于阻塞状态的控制台派遣线程处于阻塞状态 。2. 当 loop 线程在控制台 1 中执行， 并且

27、在控制台 2 中执行 suspend 命令时， 为什么控制台 1 中的 loop 线程处于就绪状态而不是运行状态？9，双向链表项 StateListEntry 的，说明这个线程已经处于就绪状态，并已答：在控制台答：在控制台 2 2 中执行中执行 suspend suspend 命令时，优先级为命令时，优先级为2424 的控制台的控制台 2 2 线程抢占处理器，即控线程抢占处理器，即控制台制台 2 2 线程处于运行状态，因此此时线程处于运行状态，因此此时 looploop 处于就绪状态。处于就绪状态。3. 总结一下在图 5-3 中显示的转换过程， 哪些需要使用线程控制块中的上下文， 哪些不需要使

28、用， 并说明原因。答：就绪运行，运行就绪，运行阻塞需要使用答：就绪运行，运行就绪，运行阻塞需要使用 TCBTCB 因为这些过程有线程调进或调出因为这些过程有线程调进或调出处理机的过程，新建就绪，阻塞就绪不需要使用处理机的过程，新建就绪，阻塞就绪不需要使用 TCBTCB 上下文，因为没有占用处理机资上下文，因为没有占用处理机资源。源。4. 请读者找出这些转换过程的原语操作（关中断和开中断） 是在哪些代码中完成的。答：答：IntState=KeEnableInterrupts(FALSE);/IntState=KeEnableInterrupts(FALSE);/关中断关中断 KeEnableIn

29、terrupts(IntState);/ KeEnableInterrupts(IntState);/开中断开中断实验实验 5 5 进程的同步进程的同步一、一、 综合实验的目的与要求综合实验的目的与要求使用 EOS 的信号量， 编程解决生产者消费者问题，理解进程同步的意义。调试跟踪 EOS 信号量的工作过程，理解进程同步的原理。修改 EOS 的信号量算法，使之支持等待超时唤醒功能，加深理解进程同步的原理。二、二、 实验正文实验正文1 准备实验2 使用 EOS 的信号量解决生产者消费者问题3 调试 EOS 信号量的工作过程3.1 创建信号量PsInitializeSemaphore 函数中用来初

30、始化信号量结构体成员的值，应该和传入 CreateSemaphore 函数的参数值是一致的。单步调试 PsInitializeSemaphore 函数执行的过程，函数的调用层次：先再3.2 等待、释放信号量3.2.1 等待信号量（不阻塞）完成 PsWaitForSemaphore 函数中所有操作。 Empty 的计数减少了 1（由 10 变为了 9）3.2.2 释放信号量（不唤醒）完成 PsReleaseSemaphore 函数中的所有操作。 Full 计数增加了 1（由 0 变为了 1）。103.2.3 等待信号量（阻塞）在“调用堆栈”窗口中双击 Producer 函数所在的堆栈帧，绿色箭头

31、指向等待 Empty 信号量的代码行，查看 Producer 函数中变量 i 的值为 14，表示生产者线程正在尝试生产 14号产品。在“调用堆栈”窗口中双击 PsWaitForSemaphore 函数的堆栈帧，查看 Empty 信号量计数（ Semaphore-Count）的值为-1.3.2.4 释放信号量（唤醒）Consumer 函数中变量 i 的值为 4，说明已经消费了 4 号产品。查看 PsReleaseSemaphore 函数中 Empty 信号量计数（ Semaphore-Count）的值为-1，和生产者线程被阻塞时的值是一致的。单步调试 PsReleaseSemaphore 函数，

32、Empty 计数的值已经由-1 增加为了 04 修改 EOS 的信号量算法（1 1）修改）修改 PsWaitForSemaphore PsWaitForSemaphore 函数：函数：if(Semaphore-Count0) Semaphore-Count-; flag=STATUS_SUCCESS; else flag=PspWait(&Semaphore-WaitListHead,Milliseconds); KeEnableInterrupts(IntState); returnflag;（2 2）修改）修改 PsReleaseSemaphorePsReleaseSemaphore 函数

33、：函数：while(!ListIsEmpty(&Semaphore-WaitListHead)&(ReleaseCount)PspWakeThread(&Semaphore-WaitListHead,STATUS_SUCCESS);PspThreadSchedule();ReleaseCount-;Semaphore-Count=Semaphore-Count+ReleaseCount;Status=STATUS_SUCCESS;KeEnableInterrupts(IntState);returnStatus;测试结果:根据文档中的测试方法可看到结果中有两个消费者根据文档中的测试方法可看到结

34、果中有两个消费者11三、综合实验总结或结论三、综合实验总结或结论1. 思考在 ps/semaphore.c 文件内的 PsWaitForSemaphore 和 PsReleaseSemaphore 函数中，为什么要使用原子操作？答：答：EOSEOS 内核中维护了大量内核数据，正是这些数据描述了内核中维护了大量内核数据，正是这些数据描述了 EOSEOS 操作系统的状态如果有一操作系统的状态如果有一组相互关联的内核数据共同描述了这个操作系统的某个状态，那么在修改这样一组内核数组相互关联的内核数据共同描述了这个操作系统的某个状态，那么在修改这样一组内核数据时就必须保证一致性。这就要求修改这部分数据的

35、代码在执行过程中不能被打断，这种据时就必须保证一致性。这就要求修改这部分数据的代码在执行过程中不能被打断，这种操作叫做“原语操作”。操作叫做“原语操作”。2. 根据本实验 3.3.2 节中设置断点和调试的方法， 自己设计一个类似的调试方案来验证消费者线程在消费 24 号产品时会被阻塞， 直到生产者线程生产了 24 号产品后， 消费者线程才被唤醒并继续执行的过程。答：生产到生产到 2323 号产品后，进程阻塞。号产品后，进程阻塞。实验实验 6 6 时间片轮转调度时间片轮转调度一、综合实验的目的与要求一、综合实验的目的与要求调试 EOS 的线程调度程序，熟悉基于优先级的抢先式调度。为 EOS 添加

36、时间片轮转调度，了解其它常用的调度算法。二、实验正文二、实验正文1 准备实验2 阅读控制台命令“rr”相关的源代码3 调试线程调度程序3.1 调试当前线程不被抢先的情况12查看 ThreadFunction 函数中变量 pThreadParameter-Y 的值应该为 0，说明正在调试的是第 0 个新建的线程。按 2 次 F5 的循环输出的内容：以二进制格式查看就绪位图的值BitScanReverse 函数会从就绪位图中扫描最高优先级，并保存在变量HighestPriority中。查看变量 HighestPriority 的值为 8。3.2 调试当前线程被抢先的情况激活虚拟机窗口，可以看到第

37、0 个新建的线程正在执行。在“监视”窗口中查看就绪位图的值为 1000000000000000100000001， 说明此时在优先级为24 的 就 绪 队 列 中 存 在 就 绪 线 程 。 在 “ 监 视 ” 窗 口 中 添 加 表 达 式“ ListGetCount(&PspReadyListHeads24)”，其值为 1，说明优先级为 24 的就绪队列中只有一个就绪线程。扫描就绪位图后获得的最高优先级的值 HighestPriority 也就应该是 24。显示显示 0 x18=240 x18=24继续调试优先级 24 的线程已经进入了“运行”状态。4 为 EOS 添加时间片轮转调度修改部

38、分代码：修改部分代码：VOID PspRoundRobin( VOID )VOID PspRoundRobin( VOID ) if(NULL!=PspCurrentThread&Running=PspCurrentThread-State) if(NULL!=PspCurrentThread&Running=PspCurrentThread-State) PspCurrentThread-RemainderTicks-; PspCurrentThread-RemainderTicks-; if (0 = PspCurrentThread-RemainderTicks) if (0 = Psp

39、CurrentThread-RemainderTicks) PspCurrentThread-RemainderTicks = TICKS_OF_TIME_SLICE;PspCurrentThread-RemainderTicks = TICKS_OF_TIME_SLICE; if(BIT_TEST(PspReadyBitmap, PspCurrentThread-Priority) if(BIT_TEST(PspReadyBitmap, PspCurrentThread-Priority) PspReadyThread(PspCurrentThread); PspReadyThread(Ps

40、pCurrentThread); 测试：能看到测试：能看到 20 20 个线程轮流执行的效果个线程轮流执行的效果135 修改线程时间片的大小执行的效果：参数=20参数=100时间片过大，算法便退化成为先进先出算法。时间片过大，算法便退化成为先进先出算法。三、综合实验总结或结论三、综合实验总结或结论1. 结合线程调度执行的时机， 说明在 ThreadFunction 函数中， 为什么可以使用“关中断”和“开中断”方法来保护控制台这种临界资源。结合线程调度的对象说明这样做的原因。答：答：EOSEOS 会设置会设置 CPUCPU 停止响应外部设备产生的硬中断，也就不会在由硬中断触发线程调度。停止响应

41、外部设备产生的硬中断，也就不会在由硬中断触发线程调度。开中断和关中断使处理机在这段时间屏蔽掉了外界所有中断，使他线程无法占用资源。使开中断和关中断使处理机在这段时间屏蔽掉了外界所有中断，使他线程无法占用资源。使用开中断和关中断进程同步不会改变线程状态，可以保证那些没有获得处理器的资源都在用开中断和关中断进程同步不会改变线程状态，可以保证那些没有获得处理器的资源都在就绪队列中。就绪队列中。2.为什么不需要将被中断线程转入“就绪”状态？如果此时将被中断线程转入了“就绪”状态又会怎么样？可以结合 PspRoundRobin 函数和 PspSelectNextThread 函数的流程进行思考，并使用抢

42、先和不抢先两种情况进行说明。答：（答：（1 1）因为其他优先队列的线程等待时间不能过长。）因为其他优先队列的线程等待时间不能过长。(2)(2)若将中断线程转入就绪队列，只有当此线程执行完毕之后，其他队列的线程才有机会进若将中断线程转入就绪队列，只有当此线程执行完毕之后，其他队列的线程才有机会进入就绪队列，尤其是当其他就绪队列中的线程关于人机交互的时候，会严重影响用户体验。入就绪队列，尤其是当其他就绪队列中的线程关于人机交互的时候，会严重影响用户体验。3. EOS 内核时间片大小取 60ms，在线程比较多时，就可以观察出线程轮流执行的情况，但是在 Windows、Linux 等操作系统启动后，正

43、常情况下都有上百个线程在并发执行， 为什么觉察不到它们被轮流执行，并且每个程序都运行的很顺利呢？答：因为时间片选取合适，线程轮流运行，体现了其虚拟性。答：因为时间片选取合适，线程轮流运行，体现了其虚拟性。实验 7 物理存储器与进程逻辑地址空间的管理14一、一、 综合实验的目的与要求综合实验的目的与要求通过查看物理存储器的使用情况， 并练习分配和回收物理内存， 从而掌握物理存储器的管理方法。通过查看进程逻辑地址空间的使用情况，并练习分配和回收虚拟内存， 从而掌握进程逻辑地址空间的管理方法。二、二、 实验正文实验正文1 准备实验2 阅读控制台命令“pm”相关的源代码，并查看其执行的结果3 分配物理

44、页和释放物理页按 F10 单步调试 MiAllocateAnyPages 函数的执行过程,结果如图可知其空闲页为 7126，零页链表为 0，已用表为 1050.按 F10 单步调试 MiFreePages 函数的执行过程，结果如图可知其再分配 1 页后，空闲页为 7125，零页链表为 0，已用表为 1051，即用空闲页分配，没用零页链表分配。4 阅读控制台命令“vm”相关的源代码，并查看其执行的结果输入命令“ A: LoopApp.exe”后按回车。此时就使用 EOS 应用程序文件 LoopApp.exe 创建了一个应用程序进程， 由于此进程执行了一个死循环， 所以此进程不会结束执行， 除非关

45、闭虚拟机。5 在系统进程中分配虚拟页和释放虚拟页调试释放虚拟页的过程： BaseAddress 由初始化的了。和 RegionSize 由初始化的变成了变成15在调用 MmAllocateVirtualMemory 函数时将 RegionSize 参数的值设置为PAGE_SIZE*2+1，观察“输出”窗口中转储的信息，输出文本略。三、三、 综合实验总结或结论综合实验总结或结论1. 在本实验 3.3 中，如果分配了物理页后，没有回收，会对 EOS 操作系统造成什么样的影响？ 目前 EOS 操作系统内核函数 MiAllocateAnyPages 能处理所有物理页被分配完毕的情况吗？答：答：(1)(

46、1)会造成自由页链表和零链表不断减少，甚至为空。所有物理页都分配完毕的现象。会造成自由页链表和零链表不断减少，甚至为空。所有物理页都分配完毕的现象。(2)(2)不能。不能。2.尝试从性能的角度分析内核函数 MiAllocateAnyPages 和 MiAllocateZeroedPages。 尝试从安全性的角度分析分配零页的必要性。答：答： MiAllocateAnyPagesMiAllocateAnyPages 分配物理页。首先从空闲页链表中分配，如果分配空闲链表不足分配物理页。首先从空闲页链表中分配，如果分配空闲链表不足则再从零页链表分配。则再从零页链表分配。MiAllocateZeroe

47、dPagesMiAllocateZeroedPages首先从零页链表中分配，如果零页不足则从首先从零页链表中分配，如果零页不足则从空闲链表分配。空闲链表分配。3. 观察本实验 3.4 中使用“ vm” 命令输出的系统进程的虚拟地址描述符，可以看到在 2号描述符和 3 号描述符之间有两个虚拟页的空隙，尝试结合虚拟页的分配和释放说明产生这个空隙的原因。答：产生空隙是由于虚拟页被释放而造成的。在启动时会有一个初始化线程在初始化完毕答：产生空隙是由于虚拟页被释放而造成的。在启动时会有一个初始化线程在初始化完毕之后就退出了，线程的堆栈所占用的虚拟页也就被释放了。之后就退出了，线程的堆栈所占用的虚拟页也就

48、被释放了。4. 在本实验 3.5 中，调用 MmAllocateVirtualMemory 函数分配虚拟页时只使用了MEM_RESERVE 标志，没有使用 MEM_COMMIT 标志，尝试说明这两个标志的区别。答：使用答：使用 MEM_RESERVEMEM_RESERVE标志分配虚拟页时，没有为其映射实际的物理页。使用标志分配虚拟页时，没有为其映射实际的物理页。使用MEM_COMMITMEM_COMMIT 标志分配虚拟页时，会为其映射实际的物理页。标志分配虚拟页时，会为其映射实际的物理页。实验实验 8 8 分页存储器管理分页存储器管理一、一、 综合实验的目的与要求综合实验的目的与要求学习 i3

49、86 处理器的二级页表硬件机制，理解分页存储器管理原理。查看 EOS 应用程序进程和系统进程二级页表映射信息，理解页目录和页表的管理方式。编程修改页目录和页表的映射关系，理解分页地址变换原理。二、二、 实验正文实验正文1 准备实验2 查看 EOS 应用程序进程的页目录和页表验证结果与指导教程的二级页表映射信息结果相同。（输出文本略）3 查看应用程序进程和系统进程并发时的页目录和页表 （输出文本略）164 查看应用程序进程并发时的页目录和页表 （输出文本略）5 在二级页表中映射新申请的物理页 （输出文本略）三、三、 综合实验总结或结论综合实验总结或结论1. 观察之前输出的页目录和页表的映射关系，

50、可以看到页目录的第 0 x300 个 PDE 映射的页框号就是页目录本身，说明页目录被复用为了页表。而恰恰就是这种映射关系决定了 4K的页目录映射在虚拟地址空间的 0 xC0300000-0 xC0300FFF,4M 的页表映射在0 xC0000000-0 xC03FFFFF。现在，假设修改了页目录，使其第 0 x100 个 PDE 映射的页框号是页目录本身，此时页目录和页表会映射在 4G 虚拟地址空间的什么位置呢？答：答： 页目录占用页目录占用 1 1 个物理页，个物理页， 页框号是页框号是 0 x409.0 x409.页表占用页表占用 5 5 个物理页，个物理页， 页框号是页框号是 0 x