操作系统实验指南：探索Linux0.11与Bochs模拟器

"hit-操作系统实验指导书1" 操作系统实验是深入理解操作系统原理的重要实践环节。这份实验指导书旨在帮助学生通过一系列实际操作来熟悉和掌握操作系统的基本概念和技术。实验内容涵盖从熟悉实验环境到实现操作系统的核心功能，包括系统的引导、系统调用、进程管理、内存映射、设备控制以及文件系统等多个方面。 1. **课程说明**： 本实验课程是操作系统理论课程的补充，建议在进行实验前学习相关理论。课程内容可能包括操作系统的基本概念，如进程、线程、内存管理、I/O操作等。同时，提供了在线学习资源，如网易云课堂和B站的教学视频，方便学生学习。 2. **主要平台和工具**： 实验基于IA-32（x86）架构的PC机，使用Bochs作为模拟器，gcc作为编译器，并配合编辑器/IDE。Bochs是一个开源的x86模拟器，可以在多种操作系统上运行，允许在其中运行Linux、DOS或Windows。此外，实验环境还提供了一个名为hit-oslab的集成环境，包含所有必要的软件，便于在Ubuntu上快速部署。 3. **实验环境的工作模式**： 实验流程涉及编写应用程序，修改Linux0.11源代码，然后在Bochs中编译和运行。Bochs虽然运行效率略低于虚拟机，但由于其高度的可移植性和模拟特性，特别适合进行操作系统级别的实验。 4. **实验内容**： - 实验一：熟悉实验环境，包括了解Bochs的使用和配置。 - 实验二：操作系统的引导，涉及MBR、GRUB等引导加载程序的理解和调试。 - 实验三：系统调用，学习如何通过系统调用来执行操作系统服务。 - 实验四：进程运行轨迹的跟踪与统计，涉及进程调度和上下文切换。 - 实验五：基于内核栈切换的进程切换，深入理解进程状态的转换。 - 实验六：信号量的实现与应用，研究并发控制机制。 - 实验七：地址映射与共享，包括虚拟内存管理和共享内存机制。 - 实验八：终端设备的控制，学习设备驱动程序的编写和设备I/O操作。 - 实验九：proc文件系统的实现，理解 proc 文件系统如何暴露内核状态。 通过这些实验，学生不仅可以加深对操作系统工作原理的理解，还能提升编程和调试技能，为未来深入操作系统领域打下坚实基础。在实验过程中，学生应逐步掌握操作系统的核心组件和机制，例如操作系统内核、进程管理、内存管理、I/O子系统以及文件系统等。同时，使用开源工具和环境有助于培养学生的自主学习能力和解决问题的能力。