GeekOS系统下用户态程序加载与运行实验

"该实验是关于在GeekOS操作系统中实现用户态程序的加载与运行。实验目标是理解和掌握在用户态模式下加载并运行可执行程序的流程。实验要求根据指定的设计要求编写代码，包括关键函数，并展示实验结果。在实验过程中，涉及到了读取文件、解析ELF可执行文件格式、加载用户程序到内存以及创建用户线程等步骤。" 在计算机操作系统中，运行用户态程序是一个至关重要的任务，通常涉及多个系统级操作。本实验以GeekOS操作系统为例，探讨了这一过程。GeekOS是一款简单的教学操作系统，便于学习操作系统的基本概念和机制。 实验的核心在于如何将用户态程序从磁盘加载到内存并执行。首先，通过`Read_Fully`函数读取指定的可执行文件到内存，这是执行程序的前提。然后，利用`Parse_ELF_Executable`函数解析ELF文件格式，ELF（Executable and Linkable Format）是大多数Unix-like系统中通用的可执行文件和共享库格式。解析过程包括获取程序头表、节区头表等信息，以便后续正确加载程序。 一旦ELF文件被成功解析，`Load_User_Program`函数负责将程序的数据段和代码段加载到内存。这个过程可能涉及到映射虚拟内存、设置段权限等步骤。加载完成后，程序的入口点地址被确定，以便在用户态启动执行。 实验中提到的`Free(exeFileData)`表明读取的文件数据在内存中不再需要，可以释放。随后，使用`command`参数创建用户上下文`userContext`，这通常包含了程序的初始堆栈和寄存器状态。最后，通过`Start_User_Thread`函数创建并启动用户线程，使得程序开始执行。 整个实验流程展示了操作系统如何在用户态和内核态之间切换，如何管理内存，以及如何控制程序的执行。这对于理解操作系统的进程管理、内存管理和系统调用机制有着极大的帮助。通过这样的实践，学生能够深入地理解操作系统的基本原理，并提升编程能力。