实验及大作业相关内容

实验一：计算机系统漫游

• cpp hello.c > hello.i

• gcc -E hello.c -o hello.i

• cc1 hello.i -o hello.s

• gcc -S  hello.c -o hello.s

• as hello.s -o hello.o

• gcc -c  hello.s -o hello.o

• ld  -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2  /usr/lib/x86_64-linux-gnu/crt1.o /usr/lib/x86_64-linux-gnu/crti.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9/crtbegin.o hello.o -lc /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9/crtend.o /usr/lib/x86_64-linux-gnu/crtn.o -z relro -o hello.out

• gcc hello.o -o hello.out

实验二：DataLab数据表示

一、objdump

• objdump -d <文件名> 反汇编可执行文件或目标文件中代码段

• objdump -d <文件名> -j <段名>命令，可以查看特定段的反汇编代码

• -d/–disassemble：以汇编代码的形式显示目标文件的代码段。

• -S/–source：显示源代码与反汇编代码的混合模式。   gcc –g 编译

• -f/–file-headers：显示目标文件的文件头信息。

• -h/–section-headers：显示目标文件的各个节（section）的信息。

• -s/–full-contents：显示目标文件的完整内容。

• -t/–syms：显示目标文件的符号表信息。

• -x/–all-headers：显示目标文件的所有头信息。

• -D/–debugging：显示目标文件的调试信息（例如DWARF）。

• -r/–reloc：显示重定位表，包含代码、数据等链接时需要修正的地址信息。

• -j/–section：指定要显示的节（section）的名称。

二、readelf

• -a –all  等同于同时使用：-h -l -S -s -r -d -V -A -I

• -h --file-header  显示ELF文件头

• -l --program-headers  显示程序头

• -S --section-headers  显示节头

• -t --section-details  显示节详细信息

• -s –syms  显示符号表（symbol table）

• -r –relocs  显示重定位信息

• -d –dynamic  显示动态节（dynamic section）

• -x --hex-dump=<number|name>             readelf -x.data xxxx.o

• 以字节形式显示输出<number|name>指定节的内容

• -p --string-dump=<number|name>

• 以字符串形式显示输出<number|name>指定节的内容

• -R --relocated-dump=<number|name>

• 以重定位后的字节形式显示输出<number|name>指定节内容

实验三：二进制炸弹

gdb

• l：  （list）显式当前行的上、下若干行C语句的内容

• b：  （breakpoint）设置断点

• r：  (run)执行，直到第一个断点处，若没有断点，就一直执行下去直至结束。

• ni/stepi：（next/step instruction）单步执行机器指令

• n/step：  （next/step）单步执行C语句

• x：显示内存内容

• q：退出gdb，返回linux

• gdb其他命令的用法详见使用手册，或联机help

实验四：优化

• 原程序

• 一般的优化方法

• 面向CPU（循环展开）

• 面向Cache1（符合空间局部性）

• 面向Cache2（按行进行分块）

• 面向Cache3（按列进行分块）

• 面向Cache4（按正方形进行分块）

实验五：TinyShell

一、jobs、bg、fg

• jobs 显示作业的状态，如运行的、停止的作业

• bg %n 使第n个任务在后台运行(%前有空格)

• fg %n 使第n个任务在前台运行

• bg, fg 不带%n 表示对最后一个进程操作

• ctrl+c: 终止前台作业(进程组的每个进程)

• ctrl+z: 停止前台作业(进程组的每个进程)，随后可用fg 或bg恢复运行。

二、kill

• kill -l：列出信号

• kill -SIGKILL  17130： 杀死pid为17130的进程

• kill -9 17130 ：杀死pid为17130的进程，或者：

• kill -9 -17130：杀死进程组17130中的每个进程

• killall -9  pname： 杀死名字为pname的进程

三、ps

• a 显示当前终端 (tty)的所有进程

• A 或 -e 显示所有进程(包括其他用户)

• x无终端的进程信息也显示，如 systemd 启动的服务

• f 显示进程的全部信息

• j 作业job格式显示(多PGID SID 两列)

• t 指定终端，例如：ps -t tty3 ，而-t - 则表示无终端的进程

• u 以用户为主的格式来显示程序状况，后面跟用户名

大作业：Hello’s P2P

1. 程序员编写hello.c，通过文本编辑器创建C语言源代码文件，实现基础I/O功能。

2. 预处理：cpp预处理器展开宏定义（#include <stdio.h>等），生成.i文件。

3. 编译：cc1编译器将预处理后的代码翻译为汇编语言（.s文件），完成语法分析和中间代码优化。

4. 汇编：as汇编器将汇编代码转换为机器指令，生成可重定位目标文件（.o文件）。

5. 链接：ld链接器解析外部符号（如printf），合并标准库（libc.so）和启动代码（crt1.o），生成可执行文件hello。

1. Shell调用：用户通过Bash输入./hello，触发OS进程管理机制。

2. fork()：Bash调用fork()创建子进程，复制父进程上下文（PCB、文件描述符表等）。

3. execve()：子进程通过execve()系统调用加载hello程序，替换地址空间为可执行文件内容。

4. mmap()：OS将程序代码段（.text）、数据段（.data、.bss）映射到进程虚拟地址空间，并分配运行时堆栈。

1. CPU调度：OS分配时间片，CPU通过流水线（取指、译码、执行）运行hello指令。

2. 存储管理

1. I/O交互

1. 退出阶段：hello执行完毕，调用exit()或从main返回，触发终止流程。

2. 资源释放

1. 回归Zero-0：进程的PCB、内存映像等完全销毁，系统状态恢复到执行前的"零"状态。

期末真题