LINUX内核完全剖析：基于0.12内核.pdf

发布时间：2022-06-23 发布人：admin 分类：说明书资料大小：198.97M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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第1章概述

1.1 Linux的诞生和发展

UNIX操作系统的诞生

MINIX操作系统

GNU计划

POSIX标准

Linux操作系统的诞生

Linux操作系统版本的变迁

Linux名称的由来

早期Linux系统开发的主要贡献者

1.2内容综述

1.3本章小结

第2章微型计算机组成结构

2.1微型计算机组成原理

2.2 I／O端口寻址和访问控制方式

I／O端口和寻址

接口访问控制

2.3主存储器、BIOS和CMOS存储器

主存储器

基本输入／输出程序BIOS

CMOS存储器

2.4控制器和控制卡

中断控制器

DMA控制器

定时／计数器

键盘控制器

串行控制卡

显示控制

软盘和硬盘控制器

2.5本章小结

第3章内核编程语言和环境

3.1 as86汇编器

as86汇编语言语法

as86汇编语言程序

as86汇编语言程序的编译和链接

as86和ld86使用方法和选项

3.2 GNU as汇编

编译as汇编语言程序

as汇编语法

指令语句、操作数和寻址

区与重定位

符号

as汇编命令

编写16位代码

AS汇编器命令行选项

3.3 C语言程序

C程序编译和链接

嵌入汇编

圆括号中的组合语句

寄存器变量

内联函数

3.4 C与汇编程序的相互调用

C函数调用机制

在汇编程序中调用C函数

在C程序中调用汇编函数

3.5 Linux 0.12目标文件格式

目标文件格式

Linux 0.12中的目标文件格式

链接程序输出

链接程序预定义变量

System.map文件

3.6 Make程序和Makefile文件

Makefile文件内容

Makefile文件中的规则

Makefile文件示例

make处理Makefile文件的方式

Makefile中的变量

让make自动推断命令

隐含规则中的自动变量

3.7本章小结

第4章 80x86保护模式及其编程

4.1 80x86系统寄存器和系统指令

标志寄存器

内存管理寄存器

控制寄存器

系统指令

4.2保护模式内存管理

内存寻址

地址变换

保护

4.3分段机制

段的定义

段描述符表

段选择符

段描述符

代码和数据段描述符类型

系统描述符类型

4.4分页机制

页表结构

页表项格式

虚拟存储

4.5保护

段级保护

访问数据段时的特权级检查

代码段之间转移控制时的特权级检查

页级保护

组合页级和段级保护

4.6中断和异常处理

异常和中断向量

中断源和异常源

异常分类

程序或任务的重新执行

开启和禁止中断

异常和中断的优先级

中断描述符表

IDT描述符

异常与中断处理

中断处理任务

错误码

4.7任务管理

任务的结构和状态

任务的执行

任务管理数据结构

任务切换

任务链

任务地址空间

4.8保护模式编程初始化

进入保护模式时的初始化操作

模式切换

4.9一个简单的多任务内核实例

多任务程序结构和工作原理

引导启动程序boot.s

多任务内核程序head.s

第5章 Linux内核体系结构

5.1 Linux内核模式

5.2 Linux内核系统体系结构

5.3 Linux内核对内存的管理和使用

物理内存

内存地址空间概念

内存分段机制

内存分页管理

CPU多任务和保护方式

虚拟地址、线性地址和物理地址之间的关系

用户申请内存的动态分配

5.4中断机制

中断操作原理

80x86微机的中断子系统

中断向量表

Linux内核的中断处理

标志寄存器的中断标志

5.5 Linux的系统调用

系统调用接口

系统调用处理过程

Linux系统调用的参数传递方式

5.6系统时间和定时

系统时间

系统定时

5.7 Linux进程控制

任务数据结构

进程运行状态

进程初始化

创建新进程

进程调度

终止进程

5.8 Linux系统中堆栈的使用方法

初始化阶段

任务的堆栈

任务内核态堆栈与用户态堆栈之间的切换

5.9 Linux 0.12采用的文件系统

5.10 Linux内核源代码的目录结构

内核主目录linux

引导启动程序目录boot

文件系统目录fs

头文件主目录include

内核初始化程序目录init

内核程序主目录kernel

内核库函数目录lib

内存管理程序目录mm

编译内核工具程序目录tools

5.11内核系统与应用程序的关系

5.12 linux／Makefile文件

功能描述

代码注释

5.13本章小结

第6章引导启动程序

6.1总体功能

6.2 bootsect.S程序

功能描述

代码注释

其他信息

6.3 setup.S程序

功能描述

代码注释

其他信息

6.4 head.s程序

功能描述

代码注释

其他信息

6.5本章小结

第7章初始化程序

7.1 main.c程序

功能描述

代码注释

其他信息

7.2环境初始化工作

7.3本章小结

第8章内核代码

8.1总体功能

中断处理程序

系统调用处理相关程序

其他通用类程序

8.2 asm.s程序

功能描述

代码注释

Intel保留中断向量的定义

8.3 traps.c程序

功能描述

代码注释

8.4 sys call.s程序

功能描述

代码注释

其他信息

8.5 mktime.c程序

功能描述

代码注释

闰年的计算方法

8.6 sched.c程序

功能描述

代码注释

其他信息

8.7 signal.c程序

功能描述

代码注释

进程信号说明

8.8 exit.c程序

功能描述

代码注释

8.9 fork.c程序

功能描述

代码注释

任务状态段信息

8.10 sys.c程序

功能描述

代码注释

8.11 vsprintf.c程序

功能描述

代码注释

vsprintf（）的格式字符串

与当前版本的区别

8.12 printk.c程序

功能描述

代码注释

8.13 panic.c程序

功能描述

代码注释

8.14本章小结

第9章块设备驱动程序

9.1总体功能

块设备请求项和请求队列

块设备访问调度处理

块设备操作方式

9.2 blk.h文件

功能描述

代码注释

9.3 hd.c程序

功能描述

代码注释

其他信息

9.4 ll_rw_blk.c程序

功能描述

代码注释

9.5 ramdisk.c程序

功能描述

代码注释

9.6 floppy.c程序

功能描述

代码注释

其他信息

第10章字符设备驱动程序

10.1总体功能

终端驱动程序基本原理

Linux支持的终端设备类型

终端基本数据结构

规范模式和非规范模式

控制台终端和串行终端设备

终端驱动程序接口

10.2 keyboard.S程序

功能描述

代码注释

其他信息

10.3 console.c程序

功能描述

代码注释

其他信息

10.4 serial.c程序

功能描述

代码注释

异步串行通信控制器UART

10.5 rs_io.s程序

功能描述

代码注释

10.6 tty_io.c程序

功能描述

代码注释

控制字符VTIME、 VMIN

10.7 tty_ioctl.c程序

功能描述

代码注释

波特率与波特率因子

第11章数学协处理器

11.1总体功能描述

浮点数据类型

数学协处理器功能和结构

11.2 math_emulate.c程序

功能描述

代码注释

11.3 error.c程序

功能描述

代码注释

11.4 ea.c程序

功能描述

代码注释

11.5 convert.c程序

功能描述

代码注释

11.6 add.c程序

功能描述

代码注释

11.7 compare.c程序

功能描述

代码注释

11.8 get_put.c程序

功能描述

代码注释

11.9 mul.c程序

功能描述

代码注释

11.10 div.c程序

功能描述

代码注释

第12章文件系统

12.1总体功能

MINIX文件系统

文件类型、属性和目录项

高速缓冲区

文件系统底层函数

文件中数据的访问操作

文件和目录管理系统调用

360KB软盘中文件系统实例分析

12.2 buffer.c程序

功能描述

代码注释

12.3 bitmap.c程序

功能描述

代码注释

12.4 truncate.c程序

功能描述

代码注释

12.5 inode.c程序

功能描述

代码注释

12.6 super.c程序

功能描述

代码注释

12.7 namei.c程序

功能描述

代码注释

12.8 file_table.c程序

功能描述

代码注释

12.9 block_dev.c程序

功能描述

代码注释

12.10 file_dev.c程序

功能描述

代码注释

12.11 pipe.c程序

功能描述

代码注释

12.12 char_dev.c程序

功能描述

代码注释

12.13 read_write.c程序

功能描述

代码注释

用户程序读写操作过程

12.14 open.c程序

功能描述

代码注释

12.15 exec.c程序

功能描述

代码注释

其他信息

12.16 stat.c程序

功能描述

代码注释

12.17 fcntl.c程序

功能描述

代码注释

12.18 ioctl.c程序

功能描述

代码注释

12.19 select.c程序

功能描述

代码注释

第13章内存管理

13.1总体功能

内存分页管理机制

Linux中物理内存的管理和分配

Linux内核对线性地址空间的使用分配

页面出错异常处理

写时复制机制

需求加载机制

13.2 memory.c程序

功能描述

代码注释

13.3 page.s程序

功能描述

代码注释

页出错异常处理

13.4 swap.c程序

功能描述

代码注释

第14章头文件

14.1 include／目录下的文件

14.2 a.out.h文件

功能描述

代码注释

a.out执行文件格式

14.3 const.h文件

功能描述

代码注释

14.4 ctype.h文件

功能描述

代码注释

14.5 errno.h文件

功能描述

代码注释

14.6 fcntl.h文件

功能描述

代码注释

14.7 signal.h文件

功能描述

文件注释

14.8 stdarg.h文件

功能描述

代码注释

14.9 stddef.h文件

功能描述

代码注释

14.10 string.h文件

功能描述

代码注释

14.11 termios.h文件

功能描述

代码注释

控制字符TIME和MIN

14.12 time.h文件

功能描述

代码注释

14.13 unistd.h文件

功能描述

代码注释

14.14 utime.h文件

功能描述

代码注释

14.15 include／asm／目录下的文件

14.16 io.h文件

功能描述

代码注释

14.17 memory.h文件

功能描述

代码注释

14.18 segment.h文件

功能描述

代码注释

14.19 system.h文件

功能描述

代码注释

14.20 include／linux／目录下的文件

14.21 config.h文件

功能描述

代码注释

14.22 fdreg.h头文件

功能描述

文件注释

14.23 fs.h文件

功能描述

代码注释

14.24 hdreg.h文件

功能描述

代码注释

硬盘分区表

14.25 head.h文件

功能描述

代码注释

14.26 kernel.h文件

功能描述

代码注释

14.27 mm.h文件

功能描述

代码注释

14.28 sched.h文件

功能描述

代码注释

14.29 sys.h文件

功能描述

代码注释

14.30 tty.h文件

功能描述

代码注释

14.31 include／sys／目录中的文件

14.32 param.h文件

功能描述

代码注释

14.33 resource.h文件

功能描述

代码注释

14.34 stat.h文件

功能描述

代码注释

14.35 time.h文件

功能描述

代码注释

14.36 times.h文件

功能描述

代码注释

14.37 types.h文件

功能描述

代码注释

14.38 utsname.h文件

功能描述

代码注释

14.39 wait.h文件

功能描述

代码注释

第15章库文件

15.1 exit.c程序

功能描述

代码注释

相关信息

15.2 close.c程序

功能描述

代码注释

15.3 ctype.c程序

功能描述

代码注释

15.4 dup.c程序

功能描述

代码注释

15.5 errno.c程序

功能描述

代码注释

15.6 execve.c程序

功能描述

代码注释

15.7 malloc.c程序

功能描述

代码注释

15.8 open.c程序

功能描述

代码注释

15.9 setsid.c程序

功能描述

代码注释

15.10 string.c程序

功能描述

代码注释

15.11 wait.c程序

功能描述

代码注释

15.12 write.c程序

功能描述

代码注释

第16章建造工具

16.1 build.c程序

功能描述

代码注释

16.2 MINIX可执行文件头部数据结构

第17章实验环境设置与使用方法

17.1 Bochs仿真软件系统

设置Bochs系统

配置文件*.bxrc

17.2在Bochs中运行Linux 0.1x系统

软件包中文件说明

安装Bochs模拟系统

运行Linux 0.1x系统

17.3访问磁盘映像文件中的信息

使用WinImage工具软件

利用现有Linux系统

17.4编译运行简单内核示例程序

17.5利用Bochs调试内核

运行Bochs调试程序

定位内核中的变量或数据结构

17.6创建磁盘映像文件

利用Bochs软件自带的Image生成工具

在Linux系统下使用dd命令创建Image文件

利用WinImage创建DOS格式的软盘Image文件

17.7制作根文件系统

根文件系统和根文件设备

创建文件系统

Linux-0.12的Bochs配置文件

在hdc.img上建立根文件系统

使用硬盘Image上的根文件系统

17.8在Linux 0.12系统中编译0.12内核

17.9在Fedora系统中编译Linux 0.1 x内核

修改Makefile文件

修改汇编程序中的注释

内存位置对齐语句align值的修改

修改嵌入宏汇编程序

C程序变量在汇编语句中的引用表示

保护模式下调试显示函数

17.10内核引导启动＋根文件系统组成的集成盘

集成盘制作原理

集成盘的制作过程

运行集成盘系统

17.11利用GDB和Bochs调试内核源代码

编译带gdbstub的Bochs系统

编译带调试信息的Linux 0.1 x内核

调试方法和步骤

附录

附录A ASCII码表

附录B 常用C0、 C1控制字符表

附录C 常用转义序列和控制序列

附录D 第1套键盘扫描码集

参考文献

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