操作系统实验一

### 操作系统实验一知识点详解 #### 实验背景与目的 本实验主要目的是让学生通过实践操作深入了解计算机CPU的启动引导过程及其如何控制外部设备的基本原理，进而加深对简单操作系统概念的理解。具体而言，实验要求学生编写汇编语言程序并将其写入软盘镜像的不同扇区，最终通过软盘镜像引导虚拟机启动。 #### 实验要求概述 1. **代码编写**：学生需要编写至少三个独立的汇编程序，每个程序完成特定的任务。 2. **软盘镜像制作**：将这三个程序编译为二进制文件后，分别写入到软盘镜像的不同扇区中。 3. **引导功能实现**：0号扇区中的代码除了具备引导功能外，还需支持用户通过按键来选择执行其他的程序。 4. **显示功能实现**：除了引导功能外，其他扇区的代码需能实现特定的显示效果。 5. **虚拟机启动**：使用含有这些程序的软盘镜像来引导虚拟机启动。 #### 实验所需工具与配置 为了顺利完成实验，学生需要准备以下工具： 1. **空软盘镜像生成工具**：用于创建一个空白的软盘镜像文件，作为存放程序的基础。 2. **汇编器**：将编写的汇编语言源代码转换为机器可读的二进制格式。 3. **扇区写入工具**：用于将编译后的二进制文件写入软盘镜像的具体扇区。 #### 实验内容详细说明 1. **第一段代码**：实现引导功能及按键选择功能。此代码会显示一段提示语，引导用户进行下一步操作，例如输入数字来选择执行哪个程序。 2. **第二段代码**：实现在屏幕上的特定区域内显示字母“W”的反射动画。此动画的刷新速度相对较快，增强了视觉效果。 3. **第三段代码**：类似第二段代码的功能，但显示的是字母“M”的反射动画，且其刷新速度较慢，用以展示不同的动画效果。 4. **映像写入**：将三个编译好的程序写入软盘镜像的不同扇区中，其中第一个程序通常位于0号扇区，而其余两个程序则分别写入200和400号扇区。 5. **虚拟机配置**：使用含有上述程序的软盘镜像引导虚拟机启动。虚拟机的设置应确保可以从软盘启动。 #### 实验难点与心得 根据实验报告中作者的反思，本次实验最大的挑战在于汇编语言的学习和理解。汇编语言是一种非常底层的语言，对于初学者来说学习曲线较为陡峭。此外，掌握如何利用汇编语言实现具体的硬件控制功能也是一大难题。尽管实验过程中存在不少困难，但通过模仿和实践，作者还是成功完成了实验任务，对CPU的启动过程和简单的操作系统有了初步的认识。 #### 参考资料 1. **《INTEL汇编语言程序设计》**：本书详细介绍了Intel架构下的汇编语言编程方法，适合本实验的学习者参考。 2. **《x86汇编语言-从实模式到保护模式》**：这本书从基本的实模式入手，逐步深入到保护模式下的汇编编程，对于理解和实践本实验内容有着重要的指导意义。 通过本次实验，学生不仅能够亲自动手实现操作系统的一些基础功能，还能够在实践中提升对计算机硬件和底层软件的理解，为后续更深入的学习打下坚实的基础。