Ucore lab1实验报告-白红宇

Ucore lab1实验报告

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发布时间：2019-06-09

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练习一 Makefile

1.1 OS镜像文件ucore.img 是如何一步步生成的？

+ cc kern/init/init.c+ cc kern/libs/readline.c+ cc kern/libs/stdio.c+ cc kern/debug/kdebug.c+ cc kern/debug/kmonitor.c+ cc kern/debug/panic.ckern/debug/panic.c: In function '__panic':kern/debug/panic.c:27:5: warning: implicit declaration of function 'print_stackframe' [-Wimplicit-function-declaration]     print_stackframe();     ^+ cc kern/driver/clock.c+ cc kern/driver/console.c+ cc kern/driver/intr.c+ cc kern/driver/picirq.c+ cc kern/trap/trap.c+ cc kern/trap/trapentry.S+ cc kern/trap/vectors.S+ cc kern/mm/pmm.c+ cc libs/printfmt.c+ cc libs/string.c+ ld bin/kernel+ cc boot/bootasm.S+ cc boot/bootmain.c+ cc tools/sign.ctools/sign.c: In function 'main':tools/sign.c:17:5: warning: unknown conversion type character 'l' in format [-Wformat=]     printf("'%s' size: %lld bytes\n", argv[1], (long long)st.st_size);     ^tools/sign.c:17:5: warning: too many arguments for format [-Wformat-extra-args]tools/sign.c:19:9: warning: unknown conversion type character 'l' in format [-Wformat=]         fprintf(stderr, "%lld >> 510!!\n", (long long)st.st_size);         ^tools/sign.c:19:9: warning: too many arguments for format [-Wformat-extra-args]+ ld bin/bootblock'obj/bootblock.out' size: 480 bytesbuild 512 bytes boot sector: 'bin/bootblock' success!

其中Makefile文件中include tools/function.mk 其中定义了一些Makefile中用到的函数

生成ucore.img 需要kernel和bootblock 如下：

# create ucore.imgUCOREIMG    := $(call totarget,ucore.img)$(UCOREIMG): $(kernel) $(bootblock)    $(V)dd if=/dev/zero of=$@ count=10000    $(V)dd if=$(bootblock) of=$@ conv=notrunc    $(V)dd if=$(kernel) of=$@ seek=1 conv=notrunc$(call create_target,ucore.img)

kernel编译链接：

# -------------------------------------------------------------------# kernel# kernel中头文件目录KINCLUDE    += kern/debug/ \               kern/driver/ \               kern/trap/ \               kern/mm/# kernel的源代码目录KSRCDIR        += kern/init \               kern/libs \               kern/debug \               kern/driver \               kern/trap \               kern/mm# 在编译选项中添加头文件包含目录KCFLAGS        += $(addprefix -I,$(KINCLUDE))# 调用function.mk中的add_files_cc函数，将kernel的全部源文件编译，将源文件和编译生成的OBJ文件加入kernel包（packet）中$(call add_files_cc,$(call listf_cc,$(KSRCDIR)),kernel,$(KCFLAGS))# 将KOBJS定义为编译生成的.o文件列表（大概？？）KOBJS    = $(call read_packet,kernel libs)# create kernel target# （在kernel前面加上bin/目录名）kernel = $(call totarget,kernel)# kernel目标依赖于tools/kernel.ld文件$(kernel): tools/kernel.ld# kernel目标依赖于编译生成的OBJ文件$(kernel): $(KOBJS)        # 输出"+ ld bin/kernel"到控制台    @echo + ld $@    # 即命令"ld -m    elf_i386 -nostdlib -T tools/kernel.ld -o bin/kernel  obj/kern/init/init.o ... obj/libs/printfmt.o"    $(V)$(LD) $(LDFLAGS) -T tools/kernel.ld -o $@ $(KOBJS)    # 将OBJ文件全部反编译为汇编文件    @$(OBJDUMP) -S $@ > $(call asmfile,kernel)    # 输出OBJ文件对应的符号表    @$(OBJDUMP) -t $@ | $(SED) '1,/SYMBOL TABLE/d; s/ .* / /; /^$$/d' > $(call symfile,kernel)# 将kernel包和OBJ文件添加到目标依赖$(call create_target,kernel)

bootblock：

# -------------------------------------------------------------------# create bootblock# bootfiles为boot/文件夹下的全部文件列表bootfiles = $(call listf_cc,boot)# 编译boot/文件夹下的全部文件$(foreach f,$(bootfiles),$(call cc_compile,$(f),$(CC),$(CFLAGS) -Os -nostdinc))# （在bootblock前面加上bin/目录名）bootblock = $(call totarget,bootblock)# bootblock目标的依赖项为源文件对应的OBJ文件和bin/sign$(bootblock): $(call toobj,$(bootfiles)) | $(call totarget,sign)        # 输出"+ ld bin/bootblock"到控制台        @echo + ld $@        # 将OBJ文件链接为bin/bootblock    $(V)$(LD) $(LDFLAGS) -N -e start -Ttext 0x7C00 $^ -o $(call toobj,bootblock)    # 将bin/bootblock文件反编译    @$(OBJDUMP) -S $(call objfile,bootblock) > $(call asmfile,bootblock)    # 将bin/bootblock转换成bin/bootblock.out二进制文件    @$(OBJCOPY) -S -O binary $(call objfile,bootblock) $(call outfile,bootblock)    # 用链接出的bin/sign工具将bin/bootblock.out再转换回bin/bootblock二进制文件    @$(call totarget,sign) $(call outfile,bootblock) $(bootblock)# 将bootblock包添加到bootblock目标$(call create_target,bootblock)

sign：

# -------------------------------------------------------------------# create 'sign' tools# 将tools/sign.c编译到OBJ文件，将源文件和中间文件添加到sign包$(call add_files_host,tools/sign.c,sign,sign)# 将sign包添加到sign目标$(call create_target_host,sign,sign)

ucore.img:

# -------------------------------------------------------------------# create ucore.img# 在ucore.img前面加上bin/UCOREIMG    := $(call totarget,ucore.img)$(UCOREIMG): $(kernel) $(bootblock)        # 创建一个大小为10000字节的空白文件    $(V)dd if=/dev/zero of=$@ count=10000    # 向上述文件中拷贝bin/bootblock    $(V)dd if=$(bootblock) of=$@ conv=notrunc    # 向上述文件中继续（第二个块）拷贝bin/kernel    $(V)dd if=$(kernel) of=$@ seek=1 conv=notrunc# 将ucore.img包添加到ucore.img目标$(call create_target,ucore.img)

dd的一些参数的含义：（）

-if表示输入文件，如果不指定，那么会默认从stdin中读取输入

-of表示输出文件，如果不指定，那么会stdout

bs表示以字节为单位的块大小

count表示被赋值的块数

/dev/zero是一个字符设备，会不断返回0值字节\0

conv = notrunc 不截短输出文件

seek=blocks 从输出文件开头跳过blocks个块后再开始复制

生成kernel的.obj实际命令:

gcc -Ikern/init/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/init/init.c -o obj/kern/init/init.ogcc -Ikern/libs/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/libs/stdio.c -o obj/kern/libs/stdio.ogcc -Ikern/libs/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/libs/readline.c -o obj/kern/libs/readline.ogcc -Ikern/debug/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/debug/panic.c -o obj/kern/debug/panic.ogcc -Ikern/debug/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/debug/kdebug.c -o obj/kern/debug/kdebug.ogcc -Ikern/debug/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/debug/kmonitor.c -o obj/kern/debug/kmonitor.ogcc -Ikern/driver/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/driver/clock.c -o obj/kern/driver/clock.ogcc -Ikern/driver/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/driver/console.c -o obj/kern/driver/console.ogcc -Ikern/driver/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/driver/picirq.c -o obj/kern/driver/picirq.ogcc -Ikern/driver/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/driver/intr.c -o obj/kern/driver/intr.ogcc -Ikern/trap/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/trap/trap.c -o obj/kern/trap/trap.ogcc -Ikern/trap/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/trap/vectors.S -o obj/kern/trap/vectors.ogcc -Ikern/trap/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/trap/trapentry.S -o obj/kern/trap/trapentry.ogcc -Ikern/mm/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Ikern/debug/ -Ikern/driver/ -Ikern/trap/ -Ikern/mm/ -c kern/mm/pmm.c -o obj/kern/mm/pmm.ogcc -Ilibs/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/  -c libs/string.c -o obj/libs/string.ogcc -Ilibs/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/  -c libs/printfmt.c -o obj/libs/printfmt.o

参数及其意义：（）

- -I：添加包含目录
- -fno-builtin：只接受以“__builtin_”开头的名称的内建函数
- -Wall：开启全部警告提示
- -ggdb：生成GDB需要的调试信息
- -m32：为32位环境生成代码，int、long和指针都是32位
- -gstab：生成stab格式的调试信息，仅用于gdb
- -nostdinc：不扫描标准系统头文件，只在-I指令指定的目录中扫描
- -fno-stack-protector：生成用于检查栈溢出的额外代码，如果发生错误，则打印错误信息并退出
- -c：编译源文件但不进行链接
- -o：结果的输出文件

链接生成kernel二进制文件的命令为：

ld -m    elf_i386 -nostdlib -T tools/kernel.ld -o bin/kernel  obj/kern/init/init.o obj/kern/libs/stdio.o obj/kern/libs/readline.o obj/kern/debug/panic.o obj/kern/debug/kdebug.o obj/kern/debug/kmonitor.o obj/kern/driver/clock.o obj/kern/driver/console.o obj/kern/driver/picirq.o obj/kern/driver/intr.o obj/kern/trap/trap.o obj/kern/trap/vectors.o obj/kern/trap/trapentry.o obj/kern/mm/pmm.o  obj/libs/string.o obj/libs/printfmt.o

参数及其意义：（）

-m elf_i386：使用elf_i386模拟器

-nostdlib：只查找命令行中明确给出的库目录，不查找链接器脚本中给出的（即使链接器脚本是在命令行中给出的）

-T tools/kernel.ld：将tools/kernel.ld作为链接器脚本

-o bin/kernel：输出到bin/kernel文件

生成bootblock和sign工具所需全部OBJ文件的实际命令包括：

gcc -Iboot/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Os -nostdinc -c boot/bootasm.S -o obj/boot/bootasm.ogcc -Iboot/ -fno-builtin -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc  -fno-stack-protector -Ilibs/ -Os -nostdinc -c boot/bootmain.c -o obj/boot/bootmain.ogcc -Itools/ -g -Wall -O2 -c tools/sign.c -o obj/sign/tools/sign.ogcc -g -Wall -O2 obj/sign/tools/sign.o -o bin/sign

参数及其意义（重复的参数不再列出）：

-Os：对输出文件大小进行优化，开启全部不增加代码大小的-O2优化

-g：以操作系统原生格式输出调试信息，gdb可以处理这一信息

-O2：进行大部分不以空间换时间的优化

链接生成bootblock二进制文件的命令为：

ld -m    elf_i386 -nostdlib -N -e start -Ttext 0x7C00 obj/boot/bootasm.o obj/boot/bootmain.o -o obj/bootblock.o'obj/bootblock.out' size: 488 bytesbuild 512 bytes boot sector: 'bin/bootblock' success!（这两行是sign的输出）

参数及其意义：