操作系統(tǒng)是管理和控制計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源的計(jì)算機(jī)程序,也是計(jì)算機(jī)硬件和其他軟件之間的接口。雖然操作系統(tǒng)技術(shù)日益成熟,但仍然是一個(gè)不斷發(fā)展,不斷更新的領(lǐng)域。然而,國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的發(fā)展相對(duì)落后,目前難以與國(guó)際知名的操作系統(tǒng)相競(jìng)爭(zhēng)。Linux是國(guó)際上常用且強(qiáng)大的操作系統(tǒng),它擁有著自由、公開(kāi)且免費(fèi)的特性,為人們提供了學(xué)習(xí)優(yōu)秀國(guó)外操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念和實(shí)現(xiàn)方法的機(jī)會(huì)。因此,研究和改進(jìn)Linux操作系統(tǒng)對(duì)于國(guó)內(nèi)操作系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。此外,當(dāng)前市場(chǎng)上大多數(shù)的操作系統(tǒng)內(nèi)核都是由C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程,主要基于C語(yǔ)言。而由C語(yǔ)言構(gòu)成的大型項(xiàng)目往往會(huì)面臨功能與模塊關(guān)系不清晰、代碼的復(fù)用性和維護(hù)性較差等問(wèn)題。在當(dāng)下Linux代碼急速膨脹的趨勢(shì)下,解決代碼的維護(hù)問(wèn)題尤為重要。因此,由面向?qū)ο笳Z(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的操作系統(tǒng)內(nèi)核將會(huì)體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì),具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。本文將從引導(dǎo)模塊出發(fā),從實(shí)模式轉(zhuǎn)換到保護(hù)模式,研究并論述Linux操作系統(tǒng)中分頁(yè)機(jī)制與虛擬內(nèi)存、進(jìn)程與線程和文件系統(tǒng)等概念的涵義。然后設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)內(nèi)核中的時(shí)鐘管理、內(nèi)存管理、任務(wù)管理、文件管理和終端等功能模塊,完成一個(gè)較為完善的32位操作系統(tǒng)。并且... 

【文章來(lái)源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

017年各操作系統(tǒng)的市場(chǎng)占有率

模式的研究是一項(xiàng)重要工作。16 位操作系統(tǒng)之下，CPU 只能運(yùn)行于實(shí)模式。此時(shí)，地址總線有 20 位，最大可用內(nèi)存為 1MB，這樣的內(nèi)存即使在 20 年前也顯得捉襟見(jiàn)肘。當(dāng) CPU 發(fā)展到 32 位后，擁有 32 位址總線和數(shù)據(jù)總線，尋址空間便達(dá)到了 4GB，系統(tǒng)性能相比實(shí)模式有著巨大改善。但為了證 CPU 的向下兼容，32 位系統(tǒng)下的 CPU 也須先進(jìn)入實(shí)模式，然后通過(guò)切換機(jī)制進(jìn)入保護(hù)式。由實(shí)模式進(jìn)入保護(hù)模式只需三個(gè)步驟：（1）打開(kāi) A20 總線；（2）加載 gdt（全局描述符表）；（3）將 cr0 寄存器的 pe 位值 1。這三個(gè)步驟不需要順序執(zhí)行或連續(xù)執(zhí)行，便可以實(shí)現(xiàn)工作模式的切換。保護(hù)模式仍舊采用“段基址：段內(nèi)偏移”的形式來(lái)描述地址，但尋址方式與實(shí)模式截不同。在實(shí)模式下，地址值等于 16 位的段基址左移 4 位，再加上段內(nèi)偏移。而保護(hù)模式下地址轉(zhuǎn)換機(jī)制則相當(dāng)復(fù)雜。

圖 2.2 分頁(yè)機(jī)制的作用 2.2 所示，進(jìn)程的地址轉(zhuǎn)換過(guò)程中，線性空間通過(guò)虛擬空間映射到物理地址和虛擬空間大小都是 4GB。雖然分段的內(nèi)存中大多是連續(xù)內(nèi)存，但分配到的不連續(xù)的物理頁(yè)。機(jī)制下，代碼段和數(shù)據(jù)段在邏輯上被拆分成以頁(yè)為單位的小內(nèi)存塊，它們便系統(tǒng)為這些虛擬頁(yè)分配真實(shí)的物理頁(yè)內(nèi)存，將可用的物理頁(yè)地址關(guān)聯(lián)到頁(yè)表擬頁(yè)到物理頁(yè)的映射[23]。和虛擬內(nèi)存技術(shù)使內(nèi)存的管理更為高效和靈活，分頁(yè)存儲(chǔ)有效減少了內(nèi)存碎虛擬內(nèi)存讓操作系統(tǒng)在有限的實(shí)際內(nèi)存之上同時(shí)執(zhí)行多個(gè)較大的任務(wù)。與線程概述

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]探討Windows環(huán)境下80×86匯編程序教學(xué)中的幾個(gè)問(wèn)題[J]. 劉俊.  電腦知識(shí)與技術(shù). 2016(02)
[2]基于多線程的進(jìn)程調(diào)度演進(jìn)過(guò)程的仿真設(shè)計(jì)[J]. 劉洪,劉欣.  信息通信. 2014(11)
[3]多線程模擬進(jìn)程時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法研究[J]. 湯元斌.  四川文理學(xué)院學(xué)報(bào). 2014(05)
[4]嵌入式操作系統(tǒng)中設(shè)備管理和驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)[J]. 張浩.  計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用. 2013(01)
[5]通用操作系統(tǒng)對(duì)比評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)研究[J]. 任怡,吳慶波,戴華東,廖湘科,楊沙洲.  計(jì)算機(jī)科學(xué). 2011(11)
[6]3種FAT格式中簇鏈地址的計(jì)算方法研究[J]. 續(xù)繼俊.  科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì). 2010(13)
[7]面向計(jì)算系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)[J]. 金海,廖小飛.  中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué). 2008(06)
[8]一種減少中斷延遲的中斷調(diào)度模型[J]. 趙紅武,金瑜,劉云生.  現(xiàn)代計(jì)算機(jī). 2005(09)
[9]淺析操作系統(tǒng)內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)[J]. 熊安萍,蔣溢.  重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2004(04)
[10]在歷史與未來(lái)的結(jié)點(diǎn)上——紀(jì)念I(lǐng)BM S/360大型主機(jī)應(yīng)用40周年[J]. 李文.  中國(guó)金融電腦. 2004(06)

碩士論文
[1]面向小文件的分布式文件存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王明.北京郵電大學(xué) 2018
[2]多內(nèi)核操作系統(tǒng)資源管理設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 池志雄.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程管理與信息技術(shù)學(xué)院) 2017
[3]基于眾科理論的國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)演化和推廣研究[D]. 解衛(wèi)靜.石家莊鐵道大學(xué) 2017
[4]基于Linux內(nèi)核頁(yè)表構(gòu)建內(nèi)核隔離空間的研究及實(shí)現(xiàn)[D]. 呂騰飛.南京大學(xué) 2017
[5]支持中文的操作系統(tǒng)內(nèi)核的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 孫浩林.北京交通大學(xué) 2017
[6]多內(nèi)核操作系統(tǒng)文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與性能研究[D]. 王國(guó)偉.西北師范大學(xué) 2016
[7]Linux內(nèi)核開(kāi)發(fā)者群體的結(jié)構(gòu)演化及行為特征研究[D]. 杜佩佩.大連理工大學(xué) 2015
[8]基于DM3730異構(gòu)多核處理器的嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 許斌.電子科技大學(xué) 2013
[9]基于windows7的維文多語(yǔ)種操作系統(tǒng)本地化的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 劉俊.新疆大學(xué) 2012
[10]嵌入式操作系統(tǒng)核間任務(wù)同步與通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 武軍彪.西安電子科技大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3426028