OS_Lab 1 Booting a PC

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step5 是课程导论，介绍该课程的安排以及Unix的使用

这次作业是介绍汇编和一些工具的使用

现在开始：

Software Setup

先把源码该章节的源码 clone下来

1	`git clone https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2018/jos.git`

这两部分是 clone源码和该怎么用 git交作业的不必细说

Part 1: PC Bootstrap

1. Getting Started with x86 assembly

这里申明了该os是采用 AT&T 风格的汇编（我接触比较多的是 Intel 风格）这部分是让我们熟悉汇编语言，接下来的课程打好基础，（我会另起一章专门写汇编）

2. Simulating the x86

进入目录 make

可能会有这个报错！这是一个整数是 64位除以一个数位32位的时候，官方说安装 gcc-multilib
但没什么用，我直接把这个函数参数成32位了…先这样再说吧（这个是打印数字的函数）

运行 qemu （关于的qemu的安装，网上有很多）

The PC’s Physical Address Space

下图是内存的布局（4gb），早期的内存只有 1Mb，为了兼容以前的所以还是保留下来，这1Mb 接下来我们会使用到！

Part 2: The Boot Loader

part2 是引导程序 BootLoader 的介绍，这个是什么呢？

电脑启动是时候会有个
一句话来表达就是系统运作之前所运行的程序，当我们按了开机键，首先是运行这个程序，现在的大多数电脑这个程序都写死在主板里（GRUB？）。

这个程序有什么用？

硬件自检，如显卡，声卡那些…
这个并不是真正的操作系统，所以这个程序的作用是找到 OS，并把这个OS程序加载到内存中（OS 也是一个程序！），随后转让控制权。

这个 BootLoader 程序 cpu怎么找到的呢？
开机的时候，就开是扫描硬盘，硬盘被划分为512字节的区域，称为扇区，一个硬盘有很多扇区，扫一次就一个扇区，如果找到了（如何判定？如果这个扇区的最后两个字节内容是0x55和0xAA 则就是要找的）将这个 512 字节扇区加载到内存地址为 0x7c00（为什么是这个，这个是有来源的，大家可以找下），加载完成后，执行 cpu 就跳到 0x7c00 处开始执行程序，

Exercise 3

看 os启动的流程，gdb调试，启动主要有两个文件 boot/main.c 和 boot.s

Exercise 3.   Take a look at the [lab tools guide](https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2018/labguide.html), especially the section on GDB commands. Even if you're familiar with GDB, this includes some esoteric GDB commands that are useful for OS work.

Set a breakpoint at address 0x7c00, which is where the boot sector will be loaded. Continue execution until that breakpoint. Trace through the code in `boot/boot.S`, using the source code and the disassembly file `obj/boot/boot.asm` to keep track of where you are. Also use the `x/i` command in GDB to disassemble sequences of instructions in the boot loader, and compare the original boot loader source code with both the disassembly in `obj/boot/boot.asm` and GDB.

Trace into `bootmain()` in `boot/main.c`, and then into `readsect()`. Identify the exact assembly instructions that correspond to each of the statements in `readsect()`. Trace through the rest of `readsect()` and back out into `bootmain()`, and identify the begin and end of the `for` loop that reads the remaining sectors of the kernel from the disk. Find out what code will run when the loop is finished, set a breakpoint there, and continue to that breakpoint. Then step through the remainder of the boot loader.

开始gdb调试

一个窗口运行 make qemu-gdb （开启了个端口）
再开一个窗口运行 make gdb （运行行了一个gdb脚本，远程调试）

现在我们开始打断点教材里有说说到是从 0x7c00 开始的，断点设到 0x7c00 ，b -》 break

c 一直执行知道遇到断点
si 意为执行下一步汇编
x/N ADDR 为看这个地址的汇编指令 N为查看几条指令
info register ：查看寄存器的值

按照教材意思比对 boot反汇编的代码和 gdb调试的代码

boot返汇编的代码在这，比对了下 objdump 反汇编的出的风格还是 Intel的，和gdb 调试也差多少，从 0x7c00开始一步一看吧

boot.o 反汇编的代码

当调试到这一步时地址为 0x7c2d时候，提示现在处于 i386状态（32位下）

在反汇编的代码中也可以看出 7c2d 后有伪指令 .code32 意为切换到32位模式

关于 elf 得新开一个章节来描述

这里加载从磁盘里加载内核，怎么加载呢？结合elf 头的信息，看要读多少

这里是把内核读到内存里并执行
首先有个问题是怎么读？（这里涉及到elf 的内容，elf 详细内容不在该章节细说）
elf 头我们已经从磁盘中读到内存了，目前只是elf 的头部读到内存了，但是 elf 所包含的程序段没有读到内存里，所以呢，

Exercise 4.

检查下你的对指针的运用，就是指针运用基础，注意下不同类型的指针的步长

Exercise 5，6

debug 查看从 boot 加载 kernel 的过程，这些可以对照boot.o 反汇编的文件和 kernel的反汇编文件逐步调试对照，就可以清楚的知道了

Part 3: The Kernel

这部分开始讲虚拟内存，开始之前再重新把前面的内容捋一遍！

qemu启动，执行从boot 代码段执行，
从内存地址 0x7c00 处开始执行代码
关闭中断，开启 A20线，开起gdt
调用 bootmain 函数
加载内核文件到内存里
首先是加载 elf头
根据elf 头提供的信息，把elf文件中的程序段加载到对应的内存中
（不是很详细，后续再补充）

跳到 elf 的入口函数 entry

Part3 讲的是虚拟内存和物理内存的映射，在这把那些细节描述的很清楚，给了个结论，让我们去验证下，

Exercise 7

验证物理地址转换虚拟地址

执行 movl %eax, %cr0 后就开启了分页，可以看到地址不同

执行 movl %eax, %cr0 前 0xf0100000 内存都是空的

执行后 0x 100000 映射到了 0xf0100000

Formatted Printing to the Console

Read through kern/printf.c, lib/printfmt.c, and kern/console.c, and make sure you understand their relationship. It will become clear in later labs why printfmt.c is located in the separate lib directory.
看这些源码，print 实现也大同小异，相对于《JamesM’s kernel development tutorials 》，我觉的后者 print实现比较容易理解！可以去参考下

Exercise 8
print 有个 %o 没实现，就是数字按照 8进制打印出来，下图仿照 %x 输出写了个，就是换个参数..