桂林电子科技大学综合设计说明书用纸
《GeekOS操作系统》
课程设计说明书
题 目： GeekOS操作系统的研究与实验 学 院： 计算机科学与工程学院 专 业： 信息安全 姓 名： 学 号： 指导教师：
2015年 06月 12 日
桂林电子科技大学综合设计说明书用纸
目 录
1 GEEKOS简介 .......................................................................................................................................................... 1
1.1 GEEKOS 系统源代码结构 .................................................. 1
2 课程设计环境........................................................................................................................................................... 2 3 项目0的设计实现................................................................................................................................................... 3
3.1项目设计目的 .......................................................... 3 3.2 项目设计要求 .......................................................... 3 3.3 项目实现原理 .......................................................... 3 3.4 项目实现过程 .......................................................... 3 3.5 运行结果 .............................................................. 5
4项目1的设计实现.................................................................................................................................................... 6
4.1项目设计目的 .......................................................... 6 4.2 项目设计要求 .......................................................... 6 4.3项目实现原理 .......................................................... 6 4.4项目实现过程 .......................................................... 8 4.5 运行结果 .............................................................. 9
5 项目2的设计实现................................................................................................................................................. 10
5.1项目设计目的 ......................................................... 10 5.2项目设计目的 ......................................................... 10 5.3项目实现原理 ......................................................... 11 5.4项目实现过程 ......................................................... 13 5.5运行结果 ............................................................. 23
6 遇到问题及解决方法 ............................................................................................................................................. 23 7 课程设计总结......................................................................................................................................................... 24
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1 GeekOS简介
GeekOS是一个基于X86架构的PC上运行的微操作系统内核，由美国马理兰大学的教师开发，主要用于操作系统课程设计，目的是使学生能够实际动手参与到一个操作系统的开发工作中。出于教学目的，这个系统内核设计简单，却又兼备实用性，它可以运行在真正的X86 PC硬件平台。作为一个课程设计平台,GeekOS由一个基本的操作系统内核作为基础,提供了操作系统与硬件之间的所有必备接口,实现了系统引导,实模式到保护模式的转换,中断调用及异常处理,基于段式的内存管理,FIFO进程调度算法以及内核进程,基本的输入输出(键盘作为输入设备,显示器作为输出设备),以及一个用于存放用户程序的只读文件系统PFAT。
学生可以在Linux或Unix环境下对其进行功能扩充，且其针对进程、文件系统、存储管理等操作系统核心内容分别设计了7个难度逐渐增加的项目供学生选择 。 1.1 GeekOS 系统源代码结构
GeekOS操作系统源文件geekos-0.3.0.zip可以从http://geekos.sourceforge.net下载。
图 1.1 GeekOS系统主目录
在doc目录里的文件hacking.pdf和index.htm是GeekOS系统的参考文档。Scripts目录下有startProject和removeEmptyConflicts两个脚本文件。GeekOS系统的源文件在src目录下，分为7个项目：Project0到Project7。在build文件夹中，包含系统编译后的可执行文件的文件、软盘镜像或是硬盘镜像、makefile项目管理文件。在include文件夹中有GeekOS和libc两个子目录，在GeekOS子目录中有kthread.h、keyboard.h等文件。
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图 1.2 项目文件结构图
2 课程设计环境
1. 虚拟机软件：VMware Workstation 10.0。 2. 虚拟系统：linux系统 CentOS 6.0。 3. NASM汇编器。 4. GNU gcc编译器。 5. GNU gdb调试器。
6. Sourse Insight：程序编辑器和代码浏览器。
7. Bochs：GeekOS运行于Windows(或Linux)下的Bochs PC模拟器，Bochs 是用 C++ 开发的可移植的 IA-32 (x86) PC 模拟器，它包括对 Intel x86 CPU 、通用 I/O 设备和可定制的 BIOS 的模拟,几乎可以运行在所有流行的平台上。在本次课设中使用的是bochs 2.6。
图 2.1 课设环境
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3 项目0的设计实现
3.1项目设计目的
熟悉GeekOS的项目编译、调试和运行环境，掌握GeekOS运行工作过程。 3.2 项目设计要求
1.搭建GeekOS的编译和调试平台，掌握GeekOS的内核进程工作原理。
2.熟悉键盘操作函数，编程实现一个内核进程。该进程的功能是：接收键盘输入的字符并显示到屏幕上，当输入ctrl+d时，结束进程的运行。 3.3 项目实现原理
项目0主要要求设计一个函数对键盘的中断进行响应。这主要通过使用GeekOS提供的键盘响应函数Wait_Kernel_Thread进行键盘中断的响应和返回键值。该函数首先检查键盘缓冲区是否有按键，如果有，就读取一个键码，如果此时键盘缓冲区没有键值，就将线程放入键盘事件等待队列。于是可分为两步完成：
1.编写函数EchoCount，函输功能是：接受键盘输入的按键，并将键值显示在显示器，当输入Ctrl+D退出。
2.在Main函数体内调用Start_Kernel_Thread函数，将编写的函数地址传递给startFunc，建立一个内核进程。 3.4 项目实现过程 1.添加代码
（1）在Main函数中编写一个函数，函数功能是：接收键盘输入的按键，并将键值显示到显示器的函数，当输入Ctrl+D就退出。
void project0()
{Print(\ Keycode keycode; while(1) {
if( Read_Key(&keycode) )
{//读取键盘按键状态
if(!( (keycode & KEY_SPECIAL_FLAG) || (keycode & KEY_RELEASE_FLAG)) )
{ //只处理非特殊按键的按下事件
int asciiCode = keycode & 0xff; //低8位为Ascii码
if( (keycode & KEY_CTRL_FLAG)==KEY_CTRL_FLAG && asciiCode=='d') {//按下Ctrl键
Print(\ Exit(1);
}else{