目錄
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2.3 Hello的預(yù)處理結(jié)果解析 - 5 -
5.3可執(zhí)行目標(biāo)文件hello的格式 - 8 -
6.2簡述殼Shell-bash的作用與處理流程 - 10 -
6.3 Hello的fork進(jìn)程創(chuàng)建過程 - 10 -
6.5 Hello的進(jìn)程執(zhí)行 - 10 -
7.2 Intel邏輯地址到線性地址的變換-段式管理 - 11 -
7.3 Hello的線性地址到物理地址的變換-頁式管理 - 11 -
7.4 TLB與四級頁表支持下的VA到PA的變換 - 11 -
7.5三級Cache支持下的物理內(nèi)存訪問 - 11 -
7.6 hello進(jìn)程fork時(shí)的內(nèi)存映射 - 11 -
7.7 hello進(jìn)程execve時(shí)的內(nèi)存映射 - 11 -
8.1 Linux的IO設(shè)備管理方法 - 13 -
8.2簡述Unix IO接口及其函數(shù) - 13 -
8.3 printf的實(shí)現(xiàn)分析 - 13 -
8.4 getchar的實(shí)現(xiàn)分析 - 13 -
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1.1 Hello簡介
P2P即 From Program to Process，是將源程序hello.c（Program），在OS（比如linux）中進(jìn)行預(yù)處理（cpp處理器），編譯（cll）,匯編（as）這三個(gè)過程剃根，再鏈接生成可執(zhí)行文件更啄，得到可執(zhí)行的hello的過程找田。
O2O是指在終端中輸入“./hello”運(yùn)行可執(zhí)行文件,此時(shí)shell會為它創(chuàng)建一個(gè)新的子進(jìn)程控轿，為其execve映射虛擬內(nèi)存，程序完成之后溶浴，shell父進(jìn)程回收子進(jìn)程恢復(fù)原本的hello進(jìn)程，這就是O2O的過程
1.2 環(huán)境與工具
硬件：Intel Core i5管引，6G RAM 1T HDD
軟件：Windows10士败，Ubuntu 18.04.1
開發(fā)與調(diào)試工具：gedit、vim汉匙、gcc拱烁、edb、readelf噩翠、hexedit
列出你為編寫本論文戏自，生成的中間結(jié)果文件的名字，文件的作用等伤锚。
hello.c :用C語言編寫的hello程序源代碼hello.i : ?hello.c經(jīng)預(yù)處理處理得到的文本文件hello.s :編譯hello.i后得到的匯編代碼hello.o :匯編hello.s后得到的可重定位目標(biāo)執(zhí)行文件hello : ?hello.o鏈接后得到的二進(jìn)制文件
本章中簡單的用文字介紹了P2P和O2O的整個(gè)過程擅笔，并介紹了即將運(yùn)用的開發(fā)工具和所處的開發(fā)環(huán)境。
（第1章0.5分）
2.1?預(yù)處理的概念與作用
概念：在進(jìn)行編譯之前，將hello.c首先翻譯成一個(gè)由ASCII碼構(gòu)成的中間文件hello.i猛们，預(yù)處理會從宏定義（#define）念脯，源文件包含（#include），條件編譯（#if ?#ifdef ?#ifndef ?#else ?#elif ?#endif）等方面進(jìn)行弯淘。主要處理那些用“#”開頭的指令绿店。
作用：預(yù)處理指令一般被用來使源代碼在不同的執(zhí)行環(huán)境中被方便的修改或者編譯。
圖2-2-1預(yù)處理命令行
圖2-2-2 ?hello.i打開圖（部分）
圖2-2-3 ?hello.i打開圖（部分）
預(yù)處理之后的文件達(dá)到了3042行庐橙，源文件中的代碼出現(xiàn)在在文件的末尾假勿，頭文件被引入，以“#”起始的行被展開态鳖，文件開頭的注釋“// 大作業(yè)的 hello.c 程序”等等內(nèi)容被刪除转培。
本章中介紹了預(yù)處理的基本概念和作用，介紹了hello.c的預(yù)處理命令浆竭，給出了預(yù)處理后文件的部分截圖浸须，并且對hello.i進(jìn)行了簡單的分析
（第2章0.5分）
概念：利用編譯程序從源語言（C語言）編寫的源程序產(chǎn)生目標(biāo)程序（匯編語言程序）的過程，?編譯程序把一個(gè)源程序翻譯成目標(biāo)程序的工作過程分為五個(gè)階段：詞法分析邦泄；語法分析删窒；語義檢查和中間代碼生成；代碼優(yōu)化虎韵；目標(biāo)代碼生成易稠。
在本文中可以解釋成檢查hello.i是否有錯(cuò)誤，無錯(cuò)誤將其翻譯成匯編語言包蓝，生成hello.s驶社。
作用：在本文中是將源代碼轉(zhuǎn)換稱為匯編代碼
注意：這兒的編譯是指從.i到 .s 即預(yù)處理后的文件到生成匯編語言程序
圖3-2-1編譯的命令行
下面的圖是按照順序?qū)ello.s的各部分截圖粘貼
圖3-3-1
file：源文件名
.text：代碼段
.section ?.rodata：rodata節(jié)
.align：對齊方式
.global全局變量
.string：字符串
.type：指定對象類型或函數(shù)類型
圖3-3-2
①匯編語言中各種數(shù)據(jù)是通過立即數(shù)的形式存儲的。比如在上圖中可以看出main函數(shù)的參數(shù)argc在%edi內(nèi)保存测萎，儲存在-20（%rbp）內(nèi) 亡电。
②
使用了加載有效地址指令leaq計(jì)算LC1的段地址%rip+.LC1并傳遞給%rdi
③
部分比較argc和4的大小，相等就跳到L2繼續(xù)程序硅瞧，不相等則執(zhí)行下一步程序【源代碼中if(argc!=4)的部分】份乒。
④
調(diào)用printf()函數(shù)。
⑤
把返回值設(shè)定為1（說明存在異常）腕唧，并且調(diào)用exit()函數(shù)退出程序或辖，給exit()函數(shù)傳入的參數(shù)值是1。
圖3-3-3
⑥給i賦值為0枣接，并保存在-4(%rbp)內(nèi)颂暇，然后執(zhí)行L3部分的程序
圖3-3-4
⑦
調(diào)用printf()函數(shù)
⑧
調(diào)用atoi()函數(shù)
⑨
調(diào)用sleep()函數(shù)
⑩
i=i+1實(shí)現(xiàn)源代碼中的i++
圖3-3-5
（11）
判斷i和7的關(guān)系，如果i小于等于7但惶，則執(zhí)行L4的代碼耳鸯。從而實(shí)現(xiàn)了循環(huán)功能【源代碼中for(i=0;i<8;i++)的部分】
（12）
調(diào)用getchar()函數(shù)湿蛔。
（13）
設(shè)置返回值為0，退出程序县爬。
圖3-3-6
本章主要講述了編譯的作用和概念阳啥，hello.s匯編代碼的生成方法和具體內(nèi)容，并且對hello.s中匯編語言是如何表示高級語言的做了簡單的分析财喳。
（第3章2分）
概念：as（編譯器）把匯編語言代碼翻譯成和它相對應(yīng)的機(jī)器語言指令察迟，并且這些指令將被打包成為可重定位目標(biāo)文件，這個(gè)過程就是匯編纲缓。
作用：把匯編語言轉(zhuǎn)換成機(jī)械語言以供計(jì)算機(jī)識別
注意：這兒的匯編是指從.s到 .o 即編譯后的文件到生成機(jī)器語言二進(jìn)制程序的過程卷拘。
圖4-2-1匯編的指令行
分析hello.o的ELF格式喊废，用readelf等列出其各節(jié)的基本信息祝高，特別是重定位項(xiàng)目分析。
污筷。
圖4-3-1 elf文件頭
圖4-3-2 hello.o各節(jié)的詳細(xì)信息
圖4-3-3 hello.o的可重定位信息
圖4-3-4 hello.o的各節(jié)基本信息
由上面的圖我們可以看出hello.o文件是可重定位文件工闺，采用補(bǔ)碼和小端存儲。
ELF頭（圖4-3-1）包括類別（Class）,數(shù)據(jù)（Data）瓣蛀，機(jī)器類型（Machine）陆蟆，入口點(diǎn)地址（Start of program headers），程序頭起點(diǎn)地址（Start of section headers）惋增，本頭大小叠殷，節(jié)頭部大小等信息。
（以下格式自行編排诈皿，編輯時(shí)刪除）
objdump -d -r hello.o分析hello.o的反匯編林束，并請與第3章的 hello.s進(jìn)行對照分析。
說明機(jī)器語言的構(gòu)成稽亏，與匯編語言的映射關(guān)系壶冒。特別是機(jī)器語言中的操作數(shù)與匯編語言不一致，特別是分支轉(zhuǎn)移函數(shù)調(diào)用等截歉。
圖4-4 hello.o的反匯編
①機(jī)器語言是二進(jìn)制的機(jī)器指令胖腾，機(jī)器指令由操作碼和操作數(shù)組成。
②每一條匯編語言都有一條機(jī)器語言和它相對應(yīng)瘪松，反之亦然咸作。
③不同之處的分析：
[if !supportLists]（1）[endif]hello.s中立即數(shù)采用10進(jìn)制形式，hello.o的反匯編中采用16進(jìn)制
[if !supportLists]（2）[endif]分支轉(zhuǎn)移：hello.o的反匯編中用指令地址代替L1,L2等跳轉(zhuǎn)目標(biāo)的名稱宵睦。
[if !supportLists]（3）[endif]函數(shù)調(diào)用：hello.s中調(diào)用函數(shù)使用函數(shù)的名稱记罚，hello.o的反匯編中函數(shù)調(diào)用的目標(biāo)是一個(gè)指令地址。
[if !supportLists]（4）[endif]hello.o的反匯編中全局變量和常量已經(jīng)被存在一個(gè)具體的地址里状飞，調(diào)用時(shí)在具體的地址里存取毫胜。
介紹了匯編的基本概念和作用书斜，以及將hello.s匯編成為hello.o的方法。分析了hello.o的ELF格式酵使，查看了各節(jié)的信息和hello.o的可重定位信息荐吉。
列出了hello.o的反匯編文件內(nèi)容，分析了機(jī)器語言和匯編語言的關(guān)系口渔。對比探討了hello.s與hello.o的區(qū)別样屠。
（第4章1分）
（以下格式自行編排，編輯時(shí)刪除）
概念：將各種代碼和數(shù)據(jù)片段收集并組合成為一個(gè)可以在終端下“./文件名”執(zhí)行的單一的文件的過程
作用：把各個(gè)代碼和數(shù)據(jù)片段整合缺脉，得到一個(gè)可以執(zhí)行的文件痪欲。
注意：這兒的鏈接是指從hello.o到hello生成過程。
（以下格式自行編排攻礼，編輯時(shí)刪除）
圖5-2-1鏈接指令
圖5-2-2鏈接后的文件夾
圖中hello就是鏈接成的文件
5.3 可執(zhí)行目標(biāo)文件hello的格式
分析hello的ELF格式业踢，用readelf等列出其各段的基本信息，包括各段的起始地址礁扮，大小等信息知举。
圖5-3-1 elf文件頭信息
圖5-3-2 elf節(jié)基本信息
由上面的圖可以看出hello屬于可執(zhí)行文件，使用補(bǔ)碼和小端存儲太伊。
使用edb加載hello雇锡，再Plugins - SymbolViewer就可以查看本進(jìn)程的虛擬地址空間的信息。
比如說
和
圖紙中紅線標(biāo)出地方對比
我們可以的發(fā)現(xiàn)兩者顯示的init段的起始地址均為0x0000000000401000僚焦，是相同的锰提。
再比如
和
對比，發(fā)現(xiàn)rodata的起始地址也是相同的芳悲。
（以下格式自行編排立肘，編輯時(shí)刪除）
objdump -d -r hello分析hello與hello.o的不同，說明鏈接的過程芭概。
結(jié)合hello.o的重定位項(xiàng)目赛不，分析hello中對其怎么重定位的。
（以下格式自行編排罢洲，編輯時(shí)刪除）
使用edb執(zhí)行hello踢故，說明從加載hello到_start，到call main,以及程序終止的所有過程惹苗。請列出其調(diào)用與跳轉(zhuǎn)的各個(gè)子程序名或程序地址殿较。
加載hello之后，首先運(yùn)行一段程序如下：
然后最后的跳轉(zhuǎn)指令中儲存的是_start的地址0x0000000000401090,再運(yùn)行如下程序：
調(diào)用函數(shù)到達(dá)main函數(shù)桩蓉。
執(zhí)行main函數(shù)淋纲，本程序中途會進(jìn)入exit()函數(shù)，運(yùn)行exit()函數(shù)程序終止院究。
從加載hello到_start：
跳轉(zhuǎn)到*%R12
_start到main調(diào)用和跳轉(zhuǎn)的子程序：
程序編譯時(shí)會采用兩種表進(jìn)行輔助洽瞬，一個(gè)為PLTT表本涕，一個(gè)為GOT表，PLT表可以稱為內(nèi)部函數(shù)表伙窃，GOT表為全局函數(shù)表（也可以說是動態(tài)函數(shù)表這是個(gè)人自稱）菩颖，這兩個(gè)表是相對應(yīng)的，PLT表中的數(shù)據(jù)就是GOT表中的一個(gè)地址为障，可以理解為一定是一一對應(yīng)的晦闰。
在dl_init前，初始時(shí)每個(gè)GOT條目都指向?qū)?yīng)的PLT條目的第二條指令鳍怨。
dl_init后數(shù)據(jù)應(yīng)該有改變但是本程序edb時(shí)無法執(zhí)行到那一步
本小節(jié)中介紹了hello可執(zhí)行文件的相關(guān)信息呻右，鏈接生成可執(zhí)行文件的過程以及它的反匯編語言。
（第5章1分）
概念：進(jìn)程（Process）是計(jì)算機(jī)中的程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動鞋喇，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位声滥，是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。進(jìn)程是正在運(yùn)行的程序的實(shí)例确徙。
作用：從理論角度看醒串，是對正在運(yùn)行的程序過程的抽象；
從實(shí)現(xiàn)角度看鄙皇，是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，目的在于清晰地刻畫動態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律仰挣，有效管理和調(diào)度進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主存儲器運(yùn)行的程序
Shell是用戶和操作系統(tǒng)之間完成交互式操作的一個(gè)接口程序伴逸。
bash是Linux操作系統(tǒng)的默認(rèn)shell程序。
處理流程：
[if !supportLists]（1）[endif]判斷收到的是否是內(nèi)置命令
[if !supportLists]（2）[endif]是則解析命令行
[if !supportLists]（3）[endif]不是判斷是否要打開某個(gè)程序
[if !supportLists]（4）[endif]搜索路徑里沒有目標(biāo)程序則報(bào)錯(cuò)
6.3 Hello的fork進(jìn)程創(chuàng)建過程
Shell調(diào)用fork()函數(shù)膘壶，父進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程错蝴，hello的打開是在子進(jìn)程內(nèi)進(jìn)行，子進(jìn)程不完全但是幾乎是和父進(jìn)程相同的颓芭，子進(jìn)程得到的是父進(jìn)程虛擬空間的一個(gè)副本顷锰，這個(gè)副本內(nèi)包含代碼段，數(shù)據(jù)段亡问，malloc官紫，共享區(qū)域，用戶棧等等和父進(jìn)程虛擬空間相同的內(nèi)容州藕。且這個(gè)子進(jìn)程還得到了父進(jìn)程中打開文件的副本束世。子進(jìn)程和父進(jìn)程唯一的不同是PID。
shell會調(diào)用execve（）函數(shù)床玻，在創(chuàng)建好的子進(jìn)程里面加載hello程序毁涉，并且允許它進(jìn)行操作，這個(gè)函數(shù)把hello的.data節(jié)锈死，.bss節(jié)等部分的內(nèi)容都加載到了fork出的子程序的虛擬空間內(nèi)
Linux系統(tǒng)的每個(gè)程序運(yùn)行時(shí)贫堰，一定是處于一個(gè)進(jìn)程的上下文當(dāng)中的穆壕，shell運(yùn)行hello時(shí)，父進(jìn)程生成一個(gè)子進(jìn)程其屏，它幾乎與父進(jìn)程一樣粱檀，子進(jìn)程再由shell調(diào)用execve把hello的數(shù)據(jù)內(nèi)容載入到子進(jìn)程的虛擬內(nèi)存當(dāng)中。新產(chǎn)生的代碼段和數(shù)據(jù)段經(jīng)過虛擬內(nèi)存映射成為可執(zhí)行文件的內(nèi)容漫玄，然后hello就能夠被執(zhí)行了茄蚯。
異常種類：中斷、終止睦优、故障渗常。
可能出現(xiàn)SIGSTP，SIGINT故障
簡單介紹了進(jìn)程的概念和作用汗盘，以及Shell-bash和hello進(jìn)程運(yùn)行的相關(guān)內(nèi)容皱碘，以及hello異常和信號處理的內(nèi)容。
（第6章1分）
邏輯地址是指在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中是指應(yīng)用程序角度看到的內(nèi)存單元（memory cell）隐孽、存儲單元（storage element）癌椿、網(wǎng)絡(luò)主機(jī)（network host）的地址。比如hello.o的反匯編里就給出了這樣的一些地址
線性地址：是邏輯地址到物理地址變換之間的中間層菱阵。在分段部件中邏輯地址是段中的偏移地址踢俄，然后加上基地址就是線性地址。
虛擬地址：程序訪問存儲器所使用的邏輯地址稱為虛擬地址晴及，與實(shí)地址模式下的分段地址類似都办，虛擬地址也可以寫為“段：偏移量”的形式，這里的段是指段選擇器虑稼。
物理地址：在存儲器里以字節(jié)為單位存儲信息琳钉，為正確地存放或取得信息，每一個(gè)字節(jié)單元給以一個(gè)唯一的存儲器地址蛛倦，稱為物理地址（Physical Address）歌懒，又叫實(shí)際地址或絕對地址。
7.3 Hello的線性地址到物理地址的變換-頁式管理
頁式管理是一種內(nèi)存空間存儲管理的技術(shù)浩习，頁式管理分為靜態(tài)頁式管理和動態(tài)頁式管理静暂。將各進(jìn)程的虛擬空間劃分成若干個(gè)長度相等的頁(page)，頁式管理把內(nèi)存空間按頁的大小劃分成片或者頁面（page frame）谱秽，然后把頁式虛擬地址與內(nèi)存地址建立一一對應(yīng)頁表洽蛀，并用相應(yīng)的硬件地址變換機(jī)構(gòu)，來解決離散地址變換問題疟赊。頁式管理采用請求調(diào)頁或預(yù)調(diào)頁技術(shù)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外存存儲器的統(tǒng)一管理郊供。
cache就是高速緩存，是為了調(diào)和CPU得過快訪問速度和內(nèi)存過慢的速度的一個(gè)硬件近哟，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)一般都有三級高速緩存驮审，L1、L2吉执、L3疯淫，訪問速度依次遞減。
讀取信息的時(shí)候一般先訪問一級cache戳玫，若沒有所需數(shù)據(jù)則向二級cache調(diào)用熙掺，二級cache沒有則向三級cache調(diào)用，三級cache向內(nèi)存調(diào)用數(shù)據(jù)量九。
7.6 hello進(jìn)程fork時(shí)的內(nèi)存映射
在shell給hello創(chuàng)建子進(jìn)程的時(shí)候适掰，內(nèi)核為這個(gè)子進(jìn)程分配了一個(gè)唯一的PID，并且創(chuàng)建了各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)荠列。然后創(chuàng)建當(dāng)前進(jìn)程的的mm_struct, vm_area_struct和頁表的原樣副本。將每個(gè)頁面都標(biāo)記為只讀且每個(gè)區(qū)域結(jié)構(gòu)（vm_area_struct）都標(biāo)記為私有的寫時(shí)復(fù)制（COW）载城。
7.7 hello進(jìn)程execve時(shí)的內(nèi)存映射
execve的過程中肌似，加載并且運(yùn)行包含在當(dāng)前可執(zhí)行目標(biāo)文件中，屬于hello的程序诉瓦。
通過刪除目前已有的子進(jìn)程用戶區(qū)數(shù)據(jù)川队，映射私有區(qū)域，利用hello的代碼段睬澡，數(shù)據(jù)段固额，bss段等等創(chuàng)建新的區(qū)域結(jié)構(gòu)，再映射共享區(qū)域的內(nèi)容煞聪，最后設(shè)置一個(gè)指向hello程序的代碼的入口處的程序計(jì)數(shù)器斗躏，就可以執(zhí)行了。
缺頁中斷就是要訪問的頁不在主存昔脯，需要操作系統(tǒng)將其調(diào)入主存后再進(jìn)行訪問啄糙。在這個(gè)時(shí)候笛臣，被內(nèi)存映射的文件實(shí)際上成了一個(gè)分頁交換文件。
產(chǎn)生缺頁中斷的幾種情況：
1隧饼、當(dāng)內(nèi)存管理單元（MMU）中確實(shí)沒有創(chuàng)建虛擬物理頁映射關(guān)系沈堡，并且在該虛擬地址之后再沒有當(dāng)前進(jìn)程的線性區(qū)（vma）的時(shí)候，可以肯定這是一個(gè)編碼錯(cuò)誤燕雁，這將殺掉該進(jìn)程诞丽；
2、當(dāng)MMU中確實(shí)沒有創(chuàng)建虛擬頁物理頁映射關(guān)系拐格，并且在該虛擬地址之后存在當(dāng)前進(jìn)程的線性區(qū)vma的時(shí)候僧免，這很可能是缺頁中斷，并且可能是棧溢出導(dǎo)致的缺頁中斷禁荒；
3猬膨、當(dāng)使用malloc/mmap等希望訪問物理空間的庫函數(shù)/系統(tǒng)調(diào)用后，由于linux并未真正給新創(chuàng)建的vma映射物理頁呛伴，此時(shí)若先進(jìn)行寫操作勃痴，將和2產(chǎn)生缺頁中斷的情況一樣；若先進(jìn)行讀操作雖然也會產(chǎn)生缺頁異常热康，將被映射給默認(rèn)的零頁沛申，等再進(jìn)行寫操作時(shí)，仍會產(chǎn)生缺頁中斷姐军，這次必須分配1物理頁了铁材，進(jìn)入寫時(shí)復(fù)制的流程；
[if !supportLists]4奕锌、[endif]當(dāng)使用fork等系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建子進(jìn)程時(shí)著觉，子進(jìn)程不論有無自己的vma，它的vma都有對于物理頁的映射惊暴，但它們共同映射的這些物理頁屬性為只讀饼丘，即linux并未給子進(jìn)程真正分配物理頁，當(dāng)父子進(jìn)程任何一方要寫相應(yīng)物理頁時(shí)辽话，導(dǎo)致缺頁中斷的寫時(shí)復(fù)制肄鸽。
當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行過程中發(fā)生缺頁中斷時(shí)，需要進(jìn)行頁面換入油啤，步驟如下：
<1>首先硬件會陷入內(nèi)核典徘，在堆棧中保存程序計(jì)數(shù)器。大多數(shù)機(jī)器將當(dāng)前指令的各種狀態(tài)信息保存在CPU中特殊的寄存器中益咬。
<2>啟動一個(gè)匯編代碼例程保存通用寄存器及其它易失性信息逮诲，以免被操作系統(tǒng)破壞。這個(gè)例程將操作系統(tǒng)作為一個(gè)函數(shù)來調(diào)用。
（在頁面換入換出的過程中可能會發(fā)生上下文換行汛骂，導(dǎo)致破壞當(dāng)前程序計(jì)數(shù)器及通用寄存器中本進(jìn)程的信息）
<3>當(dāng)操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)是一個(gè)頁面中斷時(shí)罕模，查找出來發(fā)生頁面中斷的虛擬頁面（進(jìn)程地址空間中的頁面）。這個(gè)虛擬頁面的信息通常會保存在一個(gè)硬件寄存器中帘瞭，如果沒有的話淑掌，操作系統(tǒng)必須檢索程序計(jì)數(shù)器，取出這條指令蝶念，用軟件分析該指令抛腕，通過分析找出發(fā)生頁面中斷的虛擬頁面。
<4>檢查虛擬地址的有效性及安全保護(hù)位媒殉。如果發(fā)生保護(hù)錯(cuò)誤担敌，則殺死該進(jìn)程。
<5>操作系統(tǒng)查找一個(gè)空閑的頁框(物理內(nèi)存中的頁面)廷蓉，如果沒有空閑頁框則需要通過頁面置換算法找到一個(gè)需要換出的頁框全封。
<6>如果找的頁框中的內(nèi)容被修改了，則需要將修改的內(nèi)容保存到磁盤上桃犬，此時(shí)會引起一個(gè)寫磁盤調(diào)用刹悴，發(fā)生上下文切換（在等待磁盤寫的過程中讓其它進(jìn)程運(yùn)行）。
（注：此時(shí)需要將頁框置為忙狀態(tài)攒暇，以防頁框被其它進(jìn)程搶占掉）
<7>頁框干凈后土匀，操作系統(tǒng)根據(jù)虛擬地址對應(yīng)磁盤上的位置，將保持在磁盤上的頁面內(nèi)容復(fù)制到“干凈”的頁框中形用，此時(shí)會引起一個(gè)讀磁盤調(diào)用就轧，發(fā)生上下文切換。
<8>當(dāng)磁盤中的頁面內(nèi)容全部裝入頁框后田度，向操作系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)中斷妒御。操作系統(tǒng)更新內(nèi)存中的頁表項(xiàng)，將虛擬頁面映射的頁框號更新為寫入的頁框镇饺，并將頁框標(biāo)記為正常狀態(tài)携丁。
<9>恢復(fù)缺頁中斷發(fā)生前的狀態(tài)，將程序指令器重新指向引起缺頁中斷的指令兰怠。
<10>調(diào)度引起頁面中斷的進(jìn)程，操作系統(tǒng)返回匯編代碼例程李茫。
<11>匯編代碼例程恢復(fù)現(xiàn)場揭保，將之前保存在通用寄存器中的信息恢復(fù)
（以下格式自行編排，編輯時(shí)刪除）
Printf會調(diào)用malloc魄宏，請簡述動態(tài)內(nèi)存管理的基本方法與策略秸侣。
1）首次適應(yīng)：首次適應(yīng)策略要求空閑區(qū)按其起始地址從小到大排列，當(dāng)某一用戶作業(yè)要求裝入內(nèi)存時(shí)，存儲分配程序從起始地址最小的空間區(qū)開始掃描味榛，直到找到滿足該作業(yè)要求的空閑區(qū)為止椭坚。
2）循環(huán)首次適應(yīng)：在查找空閑區(qū)時(shí)，不再每次從鏈?zhǔn)组_始查找搏色，而是從上一次找到的空閑區(qū)的下一個(gè)空閑區(qū)開始查找善茎，直到找到一個(gè)能滿足要求的空閑區(qū)為止，并從中劃出一塊與請求大小相等的內(nèi)存空間分給該作業(yè)频轿。
3）最佳適應(yīng)：該策略總是把滿足要求垂涯，又使最小的空閑區(qū)分配給請求作業(yè)，即在空閑區(qū)表中航邢，按空閑區(qū)的大小從小到大排列耕赘，建立索引，當(dāng)用戶作業(yè)請求內(nèi)存空間時(shí)膳殷，從索引表中找到第一個(gè)滿足該作業(yè)的空閑區(qū)分給它操骡。
4）最差適應(yīng)：該策略總是把最大的空閑區(qū)分配給請求作業(yè)，空閑區(qū)表（空閑區(qū)鏈）中的空閑分區(qū)要按大小從大到小進(jìn)行排序赚窃，自表頭開始查找到第一個(gè)滿足要求的空閑分區(qū)分配給作業(yè)册招。
本小節(jié)主要介紹了hello在執(zhí)行時(shí)，有關(guān)儲存的管理的各項(xiàng)相關(guān)內(nèi)容考榨。
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（第7章 2分）
設(shè)備的模型化：文件
設(shè)備管理：unix io接口
Unix IO接口是連接CPU與外設(shè)之間的部件跨细，它完成CPU與外界的信息傳送。還包括輔助CPU工作的外圍電路河质，如中斷控制器冀惭、DMA控制器、定時(shí)器掀鹅、高速CACHE散休。
它最重要的四個(gè)函數(shù)，打開open乐尊，關(guān)閉close戚丸，讀取read，寫入write
從vsprintf生成顯示信息扔嵌，到write系統(tǒng)函數(shù)限府，到陷阱-系統(tǒng)調(diào)用 int 0x80或syscall.
字符顯示驅(qū)動子程序：從ASCII到字模庫到顯示vram（存儲每一個(gè)點(diǎn)的RGB顏色信息）。
顯示芯片按照刷新頻率逐行讀取vram痢缎，并通過信號線向液晶顯示器傳輸每一個(gè)點(diǎn)（RGB分量）胁勺。
異步異常-鍵盤中斷的處理：鍵盤中斷處理子程序。接受按鍵掃描碼轉(zhuǎn)成ascii碼独旷，保存到系統(tǒng)的鍵盤緩沖區(qū)署穗。
getchar等調(diào)用read系統(tǒng)函數(shù)寥裂，通過系統(tǒng)調(diào)用讀取按鍵ascii碼，直到接受到回車鍵才返回案疲。
本小節(jié)介紹了Linux的IO設(shè)備封恰，接口和接口函數(shù)，以及prinf和getchar實(shí)現(xiàn)過程
（第8章1分）
Hello.c從被編寫出來到執(zhí)行褐啡，經(jīng)歷了下面的這些流程:
[if !supportLists](1)?[endif]預(yù)處理器將hello.c預(yù)處理成為hello.i?
[if !supportLists](2)?[endif]編譯器將hello.i翻譯成匯編語言hello.s
[if !supportLists](3)?[endif]匯編器將hello.s匯編成可重定位二進(jìn)制代碼hello.o
[if !supportLists](4)?[endif]鏈接器將外部文件和hello.o鏈接成為可執(zhí)行二進(jìn)制文件hello
[if !supportLists](5)?[endif]shell進(jìn)程調(diào)用fork為其創(chuàng)建子進(jìn)程.
[if !supportLists](6)?[endif]shell調(diào)用execve函數(shù)使得hello的數(shù)據(jù)寫入子進(jìn)程的虛擬內(nèi)存空間诺舔，從而使得hello的代碼可以在一個(gè)可執(zhí)行文件中被執(zhí)行。
如今的電腦程序運(yùn)行速度主要受限制于讀取的速度春贸，未來如果能夠?qū)崿F(xiàn)cache的更準(zhǔn)確命中或者提高cache每一級的容量混萝，可以更好的提升電腦速度。
（結(jié)論0分萍恕，缺失 -1分逸嘀，根據(jù)內(nèi)容酌情加分）
hello.i預(yù)處理之后文本文件
hello.s編譯之后的匯編文件
hello.o匯編之后的可重定位目標(biāo)執(zhí)行
Hello鏈接之后的可執(zhí)行目標(biāo)文件
（附件0分，缺失 -1分）
為完成本次大作業(yè)你翻閱的書籍與網(wǎng)站等
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（參考文獻(xiàn)0分，缺失 -1分）
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