ucore_lab1_練習一

（本示例中，如果輸入行前面出現美元符號（$），表示這是命令行提示符。緊接其后的是命令行，可以通過控制臺輸入命令）

理解通過make生成執行文件的過程

通過靜態分析代碼來了解：

操作系統鏡像文件ucore.img是如何一步一步生成的？(需要比較詳細地解釋Makefile中每一條相關命令和命令參數的含義，以及說明命令導致的結果)

一個被系統認為是符合規范的硬盤主引導扇區的特征是什么？

注：前面為一些基礎知識，看題目答案可直接到：二、make生成過程分析 中的 第2點 和 第3點

一、預備知識

關于編譯和鏈接：程序編譯的過程

對于在沒有匯編知識的時候有些不理解，所以寫一下
類似于C、C++，有一個源文件，在Windows下也就是 .asm 文件。
編譯過程首先要把源文件編譯成中間代碼文件，在Windows下也就是 .obj 文件，UNIX下是 .o文件，即 Object File，這個動作叫做編譯（compile）。然后再把大量的Object File合成執行文件，這個動作叫作鏈接（link），也就是把==.obj== 文件進行鏈接。

關于gcc：

GCC 編譯器是 Linux 下默認的 C/C++ 編譯器，大部分 Linux 發行版中都是默認安裝的。GCC 編譯器通常以 Linux 命令的形式在終端（Shell）中使用，它有很多選項。
GCC 僅僅是一個編譯器，沒有界面，必須在命令行模式下使用。通過gcc命令就可以將源文件編譯成可執行文件。
GCC 既可以一次性完成C語言源文件的編譯，也可以分步驟完成。
（這里給出一些這次實驗用到的gcc命令，更詳細gcc教程參考：）

1. 在類 Unix 操作系統（Unix、Linux、Mac OS 等）中檢測是否已經安裝GCC編譯器

$ gcc --version

如圖“cc”也可以

2. gcc 命令

gcc -c 命令：只編譯不鏈接，僅生成目標文件
-c選項表示編譯、匯編指定的源文件（也就是編譯源文件），但是不進行鏈接。使用-c選項可以將每一個源文件編譯成對應的目標文件。
目標文件是一種中間文件或者臨時文件，如果不設置該選項，gcc 一般不會保留目標文件，可執行文件生成完成后就自動刪除了。
例如：

$ gcc -c bootmain.c

編譯bootmain.c源文件

gcc -o命令：指定輸出文件
它的用法為：

$ [infile] -o [outfile]

[infile] 表示輸入文件（也即要處理的文件），它可以是源文件，也可以是匯編文件或者是目標文件；[outfile] 表示輸出文件（也即處理的結果），它可以是預處理文件、目標文件、可執行文件等。

關于gdb

UNIX及UNIX-like下的調試工具。具有修復網絡斷點以及恢復鏈接等功能，比BCB的圖形化調試器有更強大的功能。
GDB主要幫助你完成下面四個方面的功能：
1、啟動你的程序，可以按照你的自定義的要求隨心所欲的運行程序。
2、可讓被調試的程序在你所指定的調置的斷點處停住。（斷點可以是條件表達式）
3、當程序被停住時，可以檢查此時你的程序中所發生的事。
4、你可以改變你的程序，將一個BUG產生的影響修正從而測試其他BUG。

關于Makefile

所要完成的Makefile 文件描述了整個工程的編譯、連接等規則。其中包括：工程中的哪些源文件需要編譯以及如何編譯、需要創建哪些庫文件以及如何創建這些庫文件、如何最后產生我們想要的可執行文件。

makefile帶來的好處就是——“自動化編譯”，一旦寫好，只需要一個make命令，整個工程完全自動編譯，極大的提高了軟件開發的效率。

make是一個命令工具，是一個解釋makefile中指令的命令工具，一般來說，大多數的IDE都有這個命令，比如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make。可見，makefile都成為了一種在工程方面的編譯方法。

二、make生成過程分析

1、執行Makefile文件的方法

進入 Makefile 文件所在位置執行 make 命令

$ cd [文件位置]

1是文件位置，用清華的系統應該都是這個位置，
進入文件后用命令

$ ls

看到有Makefile文件，執行make命令

$ make

如果已經執行過make文件則會顯示nothing to be啥啥啥，用以下命令清除之前make的執行結果：

$ make clean

然后看到 + cc 我覺得就是在調用gcc 編譯器編譯 .c 文件，然后執行結果生成一個名為 obj 的文件夾

然后執行命令：

$ man make

可以看到應該是關于make命令的使用手冊

2、Makefile文件干了什么，如何一步一步生成本次實驗問的鏡像文件ucore.img

1、用make V=命令查看make命令的詳細執行過程

$ make V=

然后顯示makefile文件詳細執行過程
其中：
1、

+cc kern/init/init.c
表示編譯了 kern/init 文件中的 init.c 文件

-ggdb : 生成可供gdb使用的調試信息
-m32 :生成適用于32位環境的代碼
-gstabs ：生成stabs格式的調試信息
-nostdinc ：不在標準系統文件夾尋找頭文件，只在-I等參數指定的文件夾中搜索頭文件
-fno-stack-protector ：不生成用于檢測緩沖區溢出的代碼
-Os 為減小代碼大小而進行優化

標黑的一段表示將 init.c 文件編譯為輸出文件 init.o 并放入 obj 文件夾中
之后的類似的+cc開頭的代碼均執行了這樣一個過程

2、

這里的 .S 文件是經過預編譯的匯編語言源代碼文件

3、

ld 命令目標文件轉化成可執行程序，這里轉化成 bootblock.out,可以理解成一個Bootloader的執行程序

4、

dd 命令把Bootloader放到一個虛擬的硬盤里去，這里生成一個虛擬硬盤叫 uCore.img ，這個虛擬硬盤就會基于里面的數據來執行相應的代碼

5、

這里生成兩個軟件，第一個是Bootloader，第二個是kernel，kernel是uCore的組成部分

3、被系統認為是符合規范的硬盤主引導扇區的特征

這里需要看一下一個文件：

在tools文件夾中的sign.c文件，這個文件中完成了特征的標記
查看sign.c文件內容：

按照這個文件的描述，需要檢查以下幾點：

輸入的主引導扇區的記錄必須是510字節以內（446+64）
輸出的主引導扇區的最后兩個字節是55AA
bootblock就是需要用到的主引導扇區

總結

以上是生活随笔為你收集整理的清华操作系统实验课程实验一：系统软件启动过程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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