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[山东大学操作系统课程设计]实验六

java 2025/7/4 2:01:15

0.写在前面：

事先说明一点，在实验六开始，绝大多数的问题我应该都无法解释了，因为我自己做这个实验都是有点困难的，所以在接下来我不会过多阐述原理上的东西，只交待这个东西是怎么做的。

另外实验六七又是连在一起的因此。。。。。唉，没办法，一起写了呗

1.实验需求分析：

实验需求大致可以去分为如下几个步骤：

1.在APPSpace中实现两个系统调用，第一关是print方法，另一个是Exec方法，这两个方法可以实现一个用户程序启动另一个用户程序，类似linux中fork这个东西

2.在用户程序中打印一个整数数值，也就是新增一个系统调用PrintInt

3.尝试说明，如何实现类似linux下的fork函数，还有及写时复写机制的实现：

2.实验具体操作步骤：

复制文件：

我们需要复制一下文件到lab6文件夹（关于这个文件夹还有一些需要处理的地方，这个我们会在第四个模块详细解释一下）

addrspace：

对于地址空间这个类（关于进程和地址空间的关系，这里我就不多解释了）

新增两个声明方法

在具体的类中，首先进行原有方法的修改：

AddrSpace::AddrSpace(OpenFile *executable)
{NoffHeader noffH;unsigned int i, size;bool flag = false;                        //将物理页面分配给进程使用for(i = 0; i < NumPhysPages; i++) {if(!ProgMap[i]) {ProgMap[i] = true;flag = true;                    //成功找到可分配的物理页面，即可完成分配spaceID = i;                 break;}}ASSERT(flag);                          //断言检查是否存在可用的物理页面//如果没有分配到，则进行输出返回executable->ReadAt((char *)&noffH, sizeof(noffH), 0);if ((noffH.noffMagic != NOFFMAGIC) && (WordToHost(noffH.noffMagic) == NOFFMAGIC))SwapHeader(&noffH);ASSERT(noffH.noffMagic == NOFFMAGIC);// how big is address space?size = noffH.code.size + noffH.initData.size + noffH.uninitData.size + UserStackSize;	// we need to increase the size// to leave room for the stacknumPages = divRoundUp(size, PageSize);size = numPages * PageSize;ASSERT(numPages <= NumPhysPages);		// check we're not trying// to run anything too big --// at least until we have// virtual memoryDEBUG('a', "Initializing address space, num pages %d, size %d\n", numPages, size);
// first, set up the translation pageTable = new TranslationEntry[numPages];for (i = 0; i < numPages; i++) {pageTable[i].virtualPage = i;	// for TLB onlypageTable[i].physicalPage = freeMM_Map->Find();pageTable[i].valid = TRUE;pageTable[i].use = FALSE;pageTable[i].dirty = FALSE;pageTable[i].readOnly = FALSE;  // if the code segment was entirely on // a separate page, we could set its // pages to be read-only}// zero out the entire address space, to zero the unitialized data segment 
// and the stack segmentbzero(machine->mainMemory, size);// then, copy in the code and data segments into memoryif (noffH.code.size > 0) {DEBUG('a', "Initializing code segment, at 0x%x, size %d\n", noffH.code.virtualAddr, noffH.code.size);unsigned int code_page = noffH.code.virtualAddr / PageSize; //寻找开始页面unsigned int code_phy_addr = pageTable[code_page].physicalPage * PageSize;//使用页面和补偿计算物理地址executable->ReadAt(&(machine->mainMemory[code_phy_addr]), noffH.code.size, noffH.code.inFileAddr);//获取存储}if (noffH.initData.size > 0) {DEBUG('a', "Initializing data segment, at 0x%x, size %d\n", noffH.initData.virtualAddr, noffH.initData.size);unsigned int data_page = noffH.initData.virtualAddr / PageSize;//寻找数据起点页面unsigned int data_offset = noffH.initData.virtualAddr % PageSize;//第一个数据补偿的起点界面unsigned int data_phy_addr = pageTable[data_page].physicalPage * PageSize + data_offset;  //和上一个分支中的代码一样executable->ReadAt(&(machine->mainMemory[data_phy_addr]), noffH.initData.size, noffH.initData.inFileAddr);//同上}Print();
}//----------------------------------------------------------------------
// AddrSpace::~AddrSpace
// 	Dealloate an address space.
//----------------------------------------------------------------------AddrSpace::~AddrSpace()
{ProgMap[spaceID] = 0;       //在解析构造方法中作出一定的修改for (unsigned int i = 0; i < numPages; i++)   //清理对应的内存freeMM_Map->Clear(pageTable[i].physicalPage);delete [] pageTable;
}

实现print方法，addrspace这个类就基本结束工作

void AddrSpace::Print(void)       //实现了print方法
{printf("spaceID: %u\n", spaceID);printf("Page table dump: %d pages in total\n", numPages);printf("============================================\n");printf("VirtPage, PhysPage\n");for (unsigned int i = 0; i < numPages; i++)printf("     %3d,      %3d\n", pageTable[i].virtualPage, pageTable[i].physicalPage);printf("============================================\n\n");
}

exception：

在这个类中，对唯一的方法进行重写

void
ExceptionHandler(ExceptionType which)       //该方法根据不同的异常情况完成重写
{int type = machine->ReadRegister(2);if (which == SyscallException) {switch (type) {	case SC_Halt:DEBUG('a', "Shutdown, initiated by user program.\n");interrupt->Halt();break;case SC_Exec:interrupt->Exec();machine->WriteRegister(PrevPCReg, machine->ReadRegister(PCReg));   //虽然调用不一样但是底下的逻辑是差不多的machine->WriteRegister(PCReg, machine->ReadRegister(NextPCReg)); machine->WriteRegister(NextPCReg, machine->ReadRegister(NextPCReg) + 4); break;default:printf("Syscall %d not implemented\n", type);machine->WriteRegister(PrevPCReg, machine->ReadRegister(PCReg)); machine->WriteRegister(PCReg, machine->ReadRegister(NextPCReg)); machine->WriteRegister(NextPCReg, machine->ReadRegister(NextPCReg) + 4); break;}}else {printf("Unexpected user mode exception %d %d\n", which, type);ASSERT(FALSE);}
}

interrupt：

新增两个控制的方法：

在类中实现对于这两个方法的重构：

//执行一个用户进程void Interrupt::Exec(void)
{printf("Execute system call of Exec()\n");// read argumentchar fileName[50];int addr = machine->ReadRegister(4);int i = 0;do {machine->ReadMem(addr + i, 1, (int*) &fileName[i]); // read filename from mainMemory} while(fileName[i++] != '\0');printf("Exec(%s):\n", fileName); OpenFile *executable = fileSystem->Open(fileName);if (executable == NULL) {printf("Unable to open file %s to execute\n", fileName);return;}AddrSpace *space = new AddrSpace(executable);    delete executable;			// close execute fileThread *thread = new Thread(fileName);  // New thread for another user programthread->space = space;thread->Fork(RunProcess, (int)space->getSpaceID());currentThread->Yield();machine->WriteRegister(2, (int)space->getSpaceID());  // Return SpaceId
}//打印并且获得一个整数void Interrupt::PrintInt(int v)
{printf("%d\n", v);
}