北大操作系统课件0-2013-春季-Nachos概述

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1、操作系统高级课程OperatingSystemsAdvancedClass北京大学软件与微电子学院2013春季陈向群Nachos操作系统介绍美国UCBerkeley教学用操作系统大纲Nachos是什么？Nachos操作系统实习内容环境搭建搭建操作系统环境实习要求实践操作系统原理课学到的知识把握操作系统全局设计掌握操作系统各个重要模块（关键知识点）的设计与实现线程管理、同步与通信机制、文件系统、内存管理、系统调用、通信机制与死锁等在NachOS框架中进行实现，加深对这些知识点的理解掌握Nachos开发过程中需要使

2、用的环境和工具Linux环境、交叉编译工具、调试工具（GDB）、版本控制工具（Git、SVN、CVS）、开发工具（vim+ctags/eclipse）、源代码阅读工具（Linux平台上的kcopse/Windows平台上的sourceinsight）Nachos是什么？Nachos(NotAnotherCompletelyHeuristicOperatingSystem)一个教学用操作系统提供了操作系统框架线程中断虚拟内存……模拟了一个MIPS模拟器，运行用户程序可扩展功能（本学期实习内容）可移植到其他架构上

3、（x86的pintos）Nachos的历史诞生于1992年在Berkeley，使用C++ThomasE.Anderson,WayneA.Christopher,StevenJ.Procter稳定版本3.4（本学期采用），最新4.12000年，DanielHettena使用java改写，5.0j2004年，StanfordUniversity开发Pintos按照nachos思路，使用C语言可运行在x86真机上挑战：谁可以创造另一个？线程切换c++(1)线程切换的关键在于保存与恢复线程的上下文环境寄存器信息高级语

4、言实现很难实现这样的功能操作系统实现线程切换时会使用黑魔法，汇编语言/*voidSWITCH(thread*t1,thread*t2)****onentry,stacklookslikethis:**8(esp)->thread*t2**4(esp)->thread*t1**(esp)->returnaddress****wepushthecurrenteaxonthestacksothatwecanuseitas**apointertot1,thisdecrementsespby4,sowhenweuseit**torefer

5、encestuffonthestack,weadd4totheoffset.*/线程切换c++(2).comm_eax_save,4.globlSWITCHSWITCH:movl%eax,_eax_save#savethevalueofeaxmovl4(%esp),%eax#movepointertot1intoeaxmovl%ebx,_EBX(%eax)#saveregistersmovl%ecx,_ECX(%eax)movl%edx,_EDX(%eax)movl%esi,_ESI(%eax)movl%edi,_EDI(%eax

6、)movl%ebp,_EBP(%eax)movl%esp,_ESP(%eax)#savestackpointermovl_eax_save,%ebx#getthesavedvalueofeaxmovl%ebx,_EAX(%eax)#storeitmovl0(%esp),%ebx#getreturnaddressfromstackintoebxmovl%ebx,_PC(%eax)#saveitintothepcstorage线程切换c++(3)movl8(%esp),%eax#movepointertot2intoeaxmovl_E

7、AX(%eax),%ebx#getnewvalueforeaxintoebxmovl%ebx,_eax_save#saveitmovl_EBX(%eax),%ebx#retoreoldregistersmovl_ECX(%eax),%ecxmovl_EDX(%eax),%edxmovl_ESI(%eax),%esimovl_EDI(%eax),%edimovl_EBP(%eax),%ebpmovl_ESP(%eax),%esp#restorestackpointermovl_PC(%eax),%eax#restorereturna

8、ddressintoeaxmovl%eax,4(%esp)#copyovertheretaddressonthestackmovl_eax_save,%eaxretNachos体系结构Nachos(作为host操作系统上的应用程序)Nachos本