实现监控系统与用户程序交互：实验二操作详解

本篇实验报告主要涉及操作系统原理中的一个重要实践环节——监控系统的设计与实现。实验者吴侃，学号14348134，2014级计算机系一班，于2016年3月6日至9日进行了这次实验。 实验的核心目标是创建一个能运行并控制用户程序的监控系统。监控系统作为主引导程序被装载到内存的物理地址7c00h，当机器启动时，通过验证主引导程序的有效性（检查55aa魔数），然后跳转到监控程序的入口地址。 实验的实施分为以下几个关键步骤： 1. **监控系统的实现**：监控系统负责引导和管理整个系统。它位于磁头0、柱面0、扇区1，当机器启动时，通过读取扇区功能（使用中断13H的02H子功能）将监控程序载入内存。 2. **监控程序调用用户程序**：用户程序的加载是通过指定磁头、柱面、扇区位置进行的。实验者将用户程序放置在磁头0、柱面0、扇区2之后，使用中断机制来实现程序的交换和执行。首先，监控程序会将用户程序写入内存，并确保正确定位。 3. **用户程序的编写**：用户程序需要设计成能够响应中断并返回监控系统。用户程序的任务是实现动态字符输出，如让字符‘A’以45度角下斜运动，碰到屏幕边缘后反射并改变方向，同时允许个性化的扩展，比如控制多个运动轨迹或动态变色等功能。此外，还需在屏幕上显示学号和姓名等个人信息。 4. **键盘中断**：为了与用户交互，实验涉及到键盘中断处理，这可能涉及到中断处理程序的编写，以便接收用户的输入并相应地控制程序行为。 5. **中断向量表**：中断向量表是操作系统中用来记录中断处理程序地址的结构，对于正确处理和响应各种硬件中断至关重要。 6. **写入镜像**：这个概念可能指的是将用户程序或监控程序的映像写入磁盘，以便在系统重启时能恢复运行状态。 在整个实验过程中，实验者使用了NASM 2.11.08汇编工具和clang++ 3.7.1 C++编译器，以及ArchLinux 4.4.3-1操作系统和VMware Workstation 12 Pro虚拟机环境，对实验进行了实际操作。 通过这个实验，学生不仅深入理解了操作系统的工作原理，还锻炼了编程技能和系统级编程能力，尤其是在中断处理、内存管理以及用户程序与监控系统交互等方面。