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week 2 操作系统是怎么工作的

一、计算机是如何工作的？——三个法宝

（一）三个法宝

1.存储程序计算机

所有计算机的基础性的逻辑框架。

2.函数调用堆栈

在低级语言中并不很重要，但是堆栈技术是高级语言可以运行的基础。

3.中断机制

有了中断后，就有了多道程序设计

每个程序有自己的执行流。

中断发生时，cpu把当前的eip等压入内核堆栈中，然后把eip指向中断处理程序的入口。

（二）深入理解函数调用堆栈

1.堆栈

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（32位x86）
• 保存返回地址
• 提供局部变量空间
• ……

2.堆栈相关寄存器

esp 堆栈指针

ebp 基址指针（在c语言中用作记录当前函数调用基址）

3.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

4.其他关键寄存器

1. 代码段寄存器cs

   cs:eip：总是指向下一条指令的地址。
   更改？
   • call：将当前cs:eip的值压入栈顶，cs:eip指向被调用函数的入口地址
   • ret：从栈顶弹出原来保存在这里的cs:eip的值，放入cs:eip中

5.函数的堆栈框架

1. 建立被调用函数的堆栈框架

   在该函数的函数体前加：

   pushl %ebp

   movl %esp, %ebp

2. 拆除被调用函数的堆栈框架

   在该函数的函数体后加：

   movl %ebp, %esp

   popl %ebp
   ret

（三）参数传递与局部变量

在例子中，参数传递？

z = p2(x,y);

pushl 0xfffffff8(%ebp)pushl 0xfffffff4(%ebp)  ;先把y压入栈，再把x压入栈。因为都存在栈里，所以可以变址寻址call 804839b
    
     add $0x8,%esp   ;把之前压进来的取消掉mov %eax,0xfffffffc(%ebp)   ;赋给z
    

二、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

1.利用mykernel实验模拟计算机硬件平台

三、在mykernerl基础上构造一个简单的操作系统内核

（一）C语言中嵌入汇编代码的写法

注意事项：

1. movl $0,%%eax\n\t中，第一个百分号是转义字符，第二个是%eax
2. addl %1,%%eax\n\t中，%1是指下文中输出和输入的编号，编号从0开始。
3. "c"(val1)表示用ecx寄存器存储val1的值。同理，"d"(val2)表示用edx寄存器存储val2的值。
4. "=m"(val3)表示把val3的值写入内存变量。=只写，m指内存。
5. 具体见修饰符。

（二）一个简单的操作系统内核源代码

操作系统的“两把剑”：

1.中断上下文，即中断处理程序。

2.进程上下文的切换

两个情况：

1.下一个进程next->state == 0 即正在执行时。

2.进程是一个新进程，还从未执行过。