操作系统实验：Fat12文件系统与实模式保护模式探索

"本次实验主要涉及操作系统的文件系统管理，特别是FAT12文件系统，以及实模式和保护模式的理解。实验要求编写程序读取FAT12文件系统，并实现对文件和目录的操作。" 实验内容详细说明： 1.1 编程读取FAT12文件 在这一部分，学生需要编写名为`read_fat12`的程序，该程序能读取一个以FAT12文件系统格式存储的软盘镜像文件（a.img）。程序的主要任务包括： - 分析FAT12文件系统结构，打印出镜像文件中包含的所有文件名。 - 接受用户输入的文件路径，对目录文件、普通文件和不存在的文件做出相应处理。具体来说： - 对于目录文件，列出其中的文件和子目录。 - 对于普通文件，显示其内容。 - 对于不存在的文件，给出提示。 1.2 输入输出示例 这部分展示了程序在不同输入情况下的预期输出： - 第1步输出所有文件，按照文件路径展示。 - 第2.1步，用户可以输入一个目录路径，程序将列出该路径下的所有文件。 - 第2.2步，用户输入"count"命令后跟路径，程序统计指定路径及子路径下的文件和子目录数量，并按照目录层次结构显示结果。 知识点扩展： 1. **实模式下的寻址方式**：在8086处理器的实模式下，地址线直接映射到内存单元，采用20位物理地址，最大寻址空间为1MB。在实模式中，程序不能直接访问超过64KB的内存，因为段寄存器乘以16（段基址）加上偏移地址（段内地址）来形成20位物理地址，导致了这个限制。 2. **实模式的缺陷**：实模式无法实现内存保护和多任务，因为所有程序共享相同的地址空间，容易引发冲突和安全问题。 3. **保护模式下的寻址过程**：保护模式引入了分段和分页机制，每个进程有自己的独立地址空间。通过段选择子（segment selector）和描述符表（Descriptor Table）来确定段基址，再结合段内偏移量计算出物理地址，实现了内存保护和权限控制。 4. **选择子的作用**：选择子是一个16位的标识符，用于在全局描述符表（GDT）或局部描述符表（LDT）中找到对应的段描述符，描述符中包含了段的基址、限制和访问权限等信息。 5. **描述符的作用**：描述符是保存在描述符表中的数据结构，包含段的基地址、限制、访问权限等信息，用于在保护模式下确定内存访问的合法性。 6. **根目录区大小**：在FAT12文件系统中，根目录区的大小不是固定的，而是由FAT表中的特定项决定。通常，根目录区在FAT12分区的起始部分。 7. **数据区**：数据区是FAT12文件系统中存储文件内容的区域，紧随根目录区之后，根据FAT表中的信息分配和管理文件的数据块。 通过这次实验，学生不仅可以学习到FAT12文件系统的结构和操作，还能理解实模式与保护模式的差异，以及如何在程序中实现这些概念。这有助于深入理解操作系统的底层原理和文件系统的实现细节。