OS实验课程设计

Lab1: bootloader / interrupt / device driver

启动OS的bootloader，
了解操作系统启动前的状态和要做的准备工作，
了解运行OS的硬件支持，
OS如何加载到内存中，
理解两类中断：外设中断、陷阱中断

• 基于分段机制的存储管理
• 设备管理的基本概念
• PC启动bootloader的过程
• bootloader的文件组成
• 编译运行bootloader的过程
• 调试bootloader的方法
• 在汇编级了解栈的结构和处理过程
• 中断处理机制
• 通过串口／并口／CGA输出字符的方法

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Lab2: 物理内存管理

理解x86分段／分页模式，
了解OS如何管理连续空间的物理内存。

• 理解内存地址的转换和保护
• 实现页表的建立和使用方法
• 实现物理内存的管理方法
• 了解常用的减少碎片的方法

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Lab3: 虚拟内存管理

了解页表机制和换出（swap）机制，
以及中断-“故障中断”、缺页故障处理等，
基于页的内存替换方法

• 理解换页的软硬件协同机制
• 实现虚拟内存的Page Fault异常处理
• 实现页替换算法

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Lab4: 内核线程管理

了解如果利用CPU来高效地完成各种工作的设计与实现基础，
如何创建相对与用户进程更加简单的内核态线程，
如果对内核线程进行动态管理等；

• 建立内核线程的关键信息
• 实现内核线程的管理方法

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Lab5: 用户进程管理

了解用户态进程创建、执行、切换和结束的动态管理过程，
了解在用户态通过系统调用得到内核态的内核服务的过程；

• 建立用户进程的关键信息
• 实现用户进程管理
• 分析进程和内存管理的关系
• 实现系统调用的处理过程

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Lab6：进程调度

用于理解OS的调度过程和调度算法

• 熟悉ucore的系统调度器框架，以及内置的Round-Robin调度算法
• 基于调度器框架实现一个调度器算法

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Lab7: 同步互斥

了解进程间如何进行信息交换和共享，
并了解同步互斥的具体实现以及对系统性能的影响，
研究死锁产生的原因，
以及如何避免死锁；

• 熟悉ucore的同步互斥机制
• 理解基本的spinlock，semphpore，condition variable的实现
• 用各种同步机制解决同步问题

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Lab8: 文件系统

了解文件系统的具体实现，
与进程管理等的关系，
了解缓存对OS IO访问的性能改进，
了解虚拟文件系统（VFS）、buffer cache和disk driver之间的关系

• 掌握基本的文件系统系统调用的实现方法；
• 了解一个基于索引节点组织方式的Simple FS 文件系统的设计与实现；
• 了解文件系统抽象层-VFS的设计与实现