操作系统实验指导

第1章 实验0：操作系统实验准备

1.1 实验目的

1.2 准备知识

1.2.1 了解OS实验

1.2.2 设置实验环境

1.2.3 了解编程开发调试的基本工具

1.2.4 基于硬件模拟器实现源码级调试

1.2.5 了解处理器硬件

1.2.6 了解ucore编程方法和通用数据结构

第2章 实验1：系统软件启动过程

2.1 实验目的

2.2 实验内容

2.2.1 练习

2.2.2 项目组成

2.3 从机器启动到操作系统运行的过程

2.3.1 BIOS启动过程

2.3.2 bootloader启动过程

2.3.3 操作系统启动过程

2.4 实验报告要求

辅助材料A关于A20Gate

辅助材料B启动后第一条执行的指令

第3章 实验2：物理内存管理

3.1 实验目的

3.2 实验内容

3.2.1 练习

3.2.2 项目组成

3.3 物理内存管理概述

3.3.1 实验执行流程概述

3.3.2 探测系统物理内存布局

3.3.3 以页为单位管理物理内存

3.3.4 物理内存页分配算法实现

3.3.5 实现分页机制

3.3.6 自映射机制

3.4 实验报告要求

辅助材料A探测物理内存分布和大小的方法

辅助材料B实现物理内存探测

辅助材料C链接地址、虚拟地址、物理地址、加载地址以及edata/end/text的含义

第4章 实验3：虚拟内存管理

4.1 实验目的

4.2 实验内容

4.2.1 练习

4.2.2 项目组成

4.3 虚拟内存管理概述

4.3.1 基本原理概述

4.3.2 实验执行流程概述

4.3.3 关键数据结构和相关函数分析

4.4 Page Fault异常处理

4.5 页面置换机制的实现

4.5.1 页替换算法

4.5.2 页面置换机制

4.6 实验报告要求

辅助材料A：正确输出的参考

第5章 实验4：内核线程管理

5.1 实验目的

5.2 实验内容

5.2.1 练习

5.2.2 项目组成

5.3 内核线程管理

5.3.1 实验执行流程概述

5.3.2 设计关键数据结构——进程控制块

5.3.3 创建并执行内核线程

5.4 实验报告要求

辅助材料A实验4的参考输出

辅助材料B“原理”进程的属性与特征解析

第6章 实验5：用户进程管理

6.1 实验目的

6.2 实验内容

6.2.1 练习

6.2.2 项目组成

6.3 用户进程管理

6.3.1 实验执行流程概述

6.3.2 创建用户进程

……

第7章 实验6：调度器

第8章 实验7：同步互斥

第9章 实验8：文件系统

本书是操作系统课程的实验教材，旨在帮助读者加强对操作系统原理与设计实现的理解，以分析、设计、改进和实现一个微型但全面的操作系统——ucore为基本目标，通过增量式地完成8个基于ucore操作系统实验为操作系统实践环节，最终让读者了解并掌握操作系统的原理、设计与实现。本书强调对于操作系统动手实践，是对操作系统实践教学的一次探索，可作为高等院校计算机专业操作系统课程的实验教材，也可作为各类操作系统教学的培训教材及自学参考资料。

《清华大学计算机系列教材：操作系统实验指导》特色
1.以x86实际硬件环境和类UNIX使用环境为实验背景设计与实际操作系统相符的操作系统实验。
2.从逐步实现操作系统的操作系统设计实现角度来逐步设计各个操作系统实验。
3.提供灵活统一的操作系统模块化框架接口，可用于实现不同特征的操作系统内核模块。
4.操作系统实验的实验要求内容与操作系统原理的关键点紧密联系，相互补充。
5.有较全面的源码注释，文档说明和调试分析方法说明，便于理解和实现操作系统实验。
6.吸收消化国外多所著名高校的操作系统实验教学经验，强调实践来深化对操作系统原理的理解。