操作系统试验-Nachos系统调用实现

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提示：看到的学弟学妹们不要想着copy哈，认真琢磨操作系统是一件非常有意思的事！

实验题目

提示：以下是本篇文章正文内容，下面步骤仅供参考

一、实验目的、环境

二、实验步骤

1. 在/userprog/syscall.h中进行宏定义和函数声明

2. 在/userprog/ksyscall.h中实现函数的功能
   
3. 在mipssim.cc可看到nachos执行系统调用的方法是升起异常——调用中断处理函数。
   

因此下一步是在/userprog/exception.cc中通过switch实现对不同指令的响应功能，以及对异常进行处理。

此处仅以mul实例

5. 在/test/start.s中补充汇编指令代码，实现系统调用
   我们可以观察到Add函数的实现是将系统调用类型（type）SC_Add放入了2号寄存器中，然后执行syscall。因此直接模仿改写。
   

5.在test文件夹下增加test.c，实现函数调用

6. 修改makefile 使得test.c正确编译
   
7. 在/test路径下清除先前的编译结果，再make编译
   
8. 在/build.linux路径下make进行全局编译并运行
   

总结

1.Nachos是什么？

Nachos (Not Another Completely Heuristic Operating System)，是一个教学用操作系统，提供了操作系统框架：

1. 线程
2. 中断
3. 虚拟内存（位图管理所有物理页，虚拟地址与物理地址之间的转换等）
4. 同步与互斥机制（锁、条件变量、信号量），读者写者问题，生产者消费者问题，BARRIER问题等
5. 线程调度（基于优先级可抢占式调度，时间片轮转算法，FIFO调度）
6. 文件系统
7. 系统调用
8. 机器指令、汇编指令、寄存器
   ……
   Nachos模拟了一个MIPS模拟器，运行用户程序。

2.预备知识

addiu $2 $0 SC_Write 即0号寄存器的值与SC_Write的调用号相加并存入2号寄存器，其中0号寄存器的值恒为0.

系统传递参数＞4：x64汇编传递超过4个参数
返回值非整数：可采用指向返回字符串/结构体的指针。

3．文件结构分析

code/userprog/syscall.h：这里定义了Nachos中的系统调用号，以及相应的系统调用接口。Nachos目前共有11种系统调用。

4.nachos用户程序运行流程

4. ExceptionHandler()分析

//mul case SC_Mul: //终端输出信息 DEBUG(dbgSys, "Mul " << kernel->machine->ReadRegister(4) << " * " << kernel->machine->ReadRegister(5) << "\n"); /* Process SysMul Systemcall*/ int resultMul; resultMul = SysMul(/* int op1 */(int)kernel->machine->ReadRegister(4), /* int op2 */(int)kernel->machine->ReadRegister(5)); DEBUG(dbgSys, "Mul returning with " << resultMul << "\n"); /* Prepare Result */ //从2号寄存器中取值 kernel->machine->WriteRegister(2, (int)resultMul); /* Modify return point */ //即PC+1 { 
    /* set previous programm counter (debugging only)*/ kernel->machine->WriteRegister(PrevPCReg, kernel->machine->ReadRegister(PCReg)); /* set programm counter to next instruction (all Instructions are 4 byte wide)*/ kernel->machine->WriteRegister(PCReg, kernel->machine->ReadRegister(PCReg) + 4); /* set next programm counter for brach execution */ //注意此时的PC以变成之前的NextPC kernel->machine->WriteRegister(NextPCReg, kernel->machine->ReadRegister(PCReg)+4); } return; ASSERTNOTREACHED(); break; 

后记

第一次认真写博客，希望能坚持。