xv6操作系统基础实验——系统软件原理与实践课程
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简介：
本课程通过xv6操作系统基础实验，帮助学生深入了解系统软件的核心概念和实现细节，提升动手能力和理论联系实际的能力。
一、xv6操作系统入门实验——系统软件原理与实践课程实验
### 实验目的：
1. 通过进行xv6入门实验，使学生熟悉该操作系统的内核代码结构及其功能。
2. 学习如何向xv6中添加新的应用程序，并增强其功能。
3. 掌握在xv6系统中创建和使用自定义的系统调用的方法。
### 完成本次实验可获得以下收获：
本实验是《系统软件原理与实践》课程中的一个重要部分，主要涉及阅读入门级xv6文档以及配置相关环境。通过该实验，学生将掌握最基本的内核代码修改技巧，并学会添加新的应用程序和自定义的系统调用。
### xv6操作系统入门实验知识点详解
#### 实验背景及目标：
xv6作为一种教学用途的操作系统，在计算机科学教育中被广泛应用，特别是用于教授操作系统的原理。此次实验旨在帮助学生理解xv6的基本内核代码结构与功能，并通过实际动手练习掌握向其中添加应用程序和自定义的系统调用的方法。
**具体目的包括：**
1. 了解xv6内核的架构。
2. 学习如何设计并集成新的应用到xv6环境中，以增强其功能性。
3. 掌握创建及使用自定义系统调用的技术，以便能够实现常见的操作系统功能。
#### 实验环境与要求：
**所需硬件：**
- 桌面PC
**软件需求：**
- Linux或支持编译和运行xv6的操作系统
**报告提交要求：**
1. 遵守学校规定的格式。
2. 提供实验中使用的命令及自写的程序源代码。
3. 包含必要的截图与文字描述，以说明关键步骤。
#### 实验内容详解：
##### 实验一：添加新的应用程序
- **功能实现**：
设计一个新应用，该应用计算1至100的累加和，并将结果输出到xv6终端。
- **Makefile调整**：
对于新增的应用程序，在Makefile中进行必要的修改以确保其能够被正确编译与链接。
- **运行验证**：
在启动后的xv6环境中，通过`ls`命令确认新应用已成功添加，并使用该应用程序的名称直接调用它来检查功能是否正常实现。
##### 实验二：添加系统调用
- **定义内核全局变量**：
定义一个能够被所有进程访问到的内核全局变量，以供后续实验操作。
- **声明与编号分配**：
在相关头文件中为新创建的系统调用声明函数并分配唯一的系统调用号。
- **用户态及内核代码更新**：
修改用户空间和内核空间的相关代码来实现新的功能，并确保所有必要的接口都已正确链接。
#### 实验总结与心得
本次实验作为《系统软件原理与实践》课程的一部分，重点在于通过实际操作加深对xv6操作系统核心的理解。学生不仅学会了如何添加新应用程序及自定义的系统调用，还体验到了修改内核代码的乐趣和挑战。尽管在实施过程中遇到了一些技术难题，特别是当涉及到创建新的系统调用时，但最终成功解决了这些问题，并为后续的学习打下了坚实的基础。
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