操作系统实验:中断与异常,键盘输入回显及查找功能
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更新于2024-08-05
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"该实验是2021年的操作系统实验,主要关注操作系统的中断与异常、I/O操作机制,以及实模式和保护模式下中断的差异。实验要求学生基于《orange's 一个操作系统的实现》一书,编写一个在nasm+bochs环境下运行的程序,实现键盘输入并回显到屏幕上的功能,包括大小写转换、特殊键处理、查找模式等。此外,还需要使用make构建项目,支持makerun命令以方便启动,并要求进入保护模式执行。实验的评分依据是基准需求和附加题目的完成情况。"
在此次操作系统实验中,学生们需要理解和应用以下几个关键知识点:
1. **中断与异常**:
- 中断是硬件或软件向CPU发出的信号,请求CPU暂停当前任务,处理紧急事件,如键盘输入、定时器到期等。
- 异常是CPU在执行指令时遇到的错误或非法操作,如除零错误、页面故障等。
- 在实模式和保护模式下,中断处理机制有所不同。保护模式提供了更高级的内存管理和访问控制,增强了系统的安全性和稳定性。
2. **I/O操作机制**:
- I/O操作是操作系统与外部设备交互的重要部分,包括直接内存访问(DMA)、中断驱动I/O、轮询等方法。
- 实验中,学生需要编写键盘输入和屏幕输出的I/O程序,涉及键盘扫描码解析、字符渲染等。
3. **实模式与保护模式**:
- 实模式是早期80x86处理器的默认模式,内存访问无限制,但安全性较低。
- 保护模式引入了段机制和页表,允许多任务和内存保护,防止程序意外破坏其他数据。
4. **键盘输入处理**:
- 实验要求实现大小写转换,需要理解Shift键和大写锁定键的作用,并在程序中处理这些组合键。
- 特殊键如回车、退格、空格和Tab键的处理,需要识别对应的扫描码并在适当时候触发相应动作。
5. **屏幕显示与光标管理**:
- 屏幕上的字符显示和清除、光标位置更新都是操作系统对用户界面的基本管理任务。
- 实验要求每隔一段时间清空屏幕,这涉及到定时器中断的处理。
6. **查找模式**:
- 查找模式允许用户搜索特定字符串,并高亮显示匹配项,需要在内存中搜索并改变显示颜色。
7. **程序构建与运行**:
- 使用`make`工具构建项目,编写`makefile`来自动化编译和运行过程,简化实验流程。
- 进入保护模式执行程序是现代操作系统的核心特性,需要设置适当的寄存器和内存管理模式。
8. **代码实现**:
- 可以基于《orange's 一个操作系统的实现》中的代码进行修改,这要求学生理解书中的实现细节。
- 实验要求的附加功能,如控制+Z撤回操作,增加了程序设计的复杂性。
在整个实验过程中,学生应深入思考中断处理的原理、I/O操作的实现方式,以及如何在保护模式下有效地管理内存和执行程序。此外,通过解答问题清单中的问题,学生将进一步巩固理论知识,提升实际操作能力。
2021-06-27 上传
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2022-08-03 上传
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2021-06-27 上传
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