南京大学操作系统实验室：深入理解系统调用与进程管理

资源摘要信息:"OSLabs:OperatingSystemLabs_南京大学操作系统实验" 1. 操作系统实验概述 OSLabs是南京大学操作系统课程的一个实验项目，旨在通过实践来加深学生对操作系统底层原理的理解。实验项目涵盖操作系统的核心概念，如进程管理、系统调用、进程间通信、中断处理等。通过在实验环境中实现具体的操作系统功能，学生能够掌握操作系统设计的基本思想和实现技术。 2. 实验环境与工具 实验环境基于Ubuntu操作系统和QEMU模拟器。QEMU是一个开源的虚拟化工具，能够模拟不同硬件平台，使用户在一个平台上运行其他平台的软件。Ubuntu作为实验平台，因其开源特性、丰富的开发资源和强大的社区支持，被广泛应用于教育和开发中。实验框架使用版本控制系统管理代码，"OSLabs-master"表明这是一个主分支，包含了实验的所有源代码。 3. 实验内容详解 Lab1要求学生在不同的模式下实现Hello World程序，包括实模式和保护模式。实模式是计算机启动后处理器运行的初始模式，通常用于启动和引导操作系统。保护模式则提供了内存保护机制，并允许操作系统管理多任务。加载磁盘中的程序并运行是计算机启动过程的一部分，这要求学生理解操作系统的启动和磁盘I/O管理。 Lab2要求学生实现和优化printf库函数。printf是C语言标准库中的一个核心函数，用于输出格式化文本。实现printf不仅需要掌握C语言的格式化字符串功能，还要了解如何与操作系统进行交互，比如通过系统调用将输出发送到终端。 Lab3涉及到进程调度和系统调用的实现。进程调度是指操作系统内核管理多个运行进程的一种机制，它决定了哪个进程得到处理器的控制权。系统调用是用户程序向操作系统请求服务的一种接口，如创建进程(FORK)、暂停进程(SLEEP)和结束进程(EXIT)。 Lab4要求实现信号量相关的系统调用，包括初始化(SEM_INIT)、释放(SEM_POST)、等待(SEM_WAIT)和销毁(SEM_DESTROY)。信号量是一种广泛使用的同步机制，用于控制多个进程对共享资源的访问，防止资源竞争和冲突。 4. 实验框架结构 实验框架中包含了多个子目录，例如"bootloader"，它可能包含启动引导加载器的代码。引导加载器是操作系统启动时最先运行的部分，负责初始化系统并加载操作系统内核到内存中。"boot.h"可能是定义引导相关宏、数据结构和函数原型的头文件。 通过这些实验，学生能够逐步构建出对操作系统内部工作原理的深刻理解，并学会如何使用系统调用，管理内存和进程，以及实现进程间的同步与通信。这些技能对于未来在操作系统和软件开发领域的深入学习和工作具有重要意义。