:“PA4-中断与IO1”实验主要涵盖了中断、I/O操作以及系统调用的概念,并在NEMU模拟环境中逐步实现不同的功能。实验旨在让参与者深入理解操作系统如何处理用户进程的请求,特别是涉及输出和输入操作时的机制。 :实验分为三个阶段,首先是运行使用printf()输出的Hello程序,然后移植打字小游戏,最后移植仙剑奇侠传。实验者需要了解并使用git进行版本控制,同时也强调了cmov指令在实验中的作用,以及实验报告和代码实现的重要性。 :“git 软件/插件”表明实验中会涉及到git作为版本控制工具的使用,以及可能需要的特定软件或插件支持。 【部分内容】:实验介绍了系统调用的原理,用户进程通过系统调用向内核传递参数,触发异常进入内核模式执行特定操作,如在Linux中通过int $0x80指令实现。还提到了库函数,如printf和cout,它们是对底层系统调用的封装,提高了代码的可读性和可移植性。 **详细知识点**: 1. **中断与异常**:中断是CPU对外部事件的响应,异常是处理器检测到内部错误或非法操作时触发的。在IA-32架构中,可以通过int指令引发软中断,如系统调用。 2. **系统调用**:系统调用是用户空间程序与操作系统内核通信的方式,用于请求服务,如I/O操作、创建文件等。用户进程通过将参数放入特定寄存器,然后触发异常进入内核模式。 3. **NEMU模拟器**:NEMU是一个基于x86架构的模拟器,用于模拟硬件行为,帮助开发者理解操作系统和硬件之间的交互。 4. **I/O操作**:在实验的第二阶段,移植打字小游戏涉及到输入/输出操作。在操作系统中,I/O通常由内核管理,用户进程不能直接访问硬件,而是通过系统调用来请求服务。 5. **git版本控制**:实验要求使用git管理代码,确保代码版本和实验进度的跟踪,避免版本冲突。 6. **cmov指令**:cmov是条件移动指令,用于在满足特定条件时转移数据。在实验中,由于i386手册未涵盖cmov,需参考提供的答案实现。 7. **库函数封装**:库函数如printf和fopen是系统调用的高层接口,它们提供了更友好的编程体验,并可以跨平台使用。库函数可以隐藏系统调用的复杂性,提高代码的可读性和可移植性。 8. **代码实现与评估**:实验的评分依据是代码实现和实验报告,每个阶段都有明确的分数占比,鼓励实验者全面理解和实现每个部分。 9. **安全性考虑**:操作系统不允许用户进程直接操作硬件,如显示器,以防恶意程序破坏系统稳定性,这是通过系统调用来确保安全性的。 10. **移植性**:在第三阶段,移植游戏到NEMU,涉及到不同平台间的兼容性和适应性问题,这是软件开发中常见的挑战。 通过这次实验,参与者不仅可以掌握基本的编程技巧,还将深入理解操作系统的核心概念,如中断处理、I/O模型和系统调用机制,这对于后续的系统级编程学习至关重要。
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