65835

ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Цель работы изучение основ разработки ОС принципов низкоуровневого взаимодействия с аппаратным обеспечением программирования системной функциональности и процесса загрузки системы. Результаты работы Таким образом ядро системы может оставаться нетронутым злоумышленником во время работы.

Русский

2014-08-09

20.63 KB

1 чел.

ФГБОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный
политехнический университет"

Факультет технической кибернетики

—————————

Кафедра информационной безопасности компьютерных систем

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №1

«ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ»

по дисциплине «Операционные системы»

Студент гр. 2088/1

Никитин А. С.

Преподаватель

Степанова Т. В.

Санкт-Петербург — 2012

1. Формулировка задания

Цель работы — изучение основ разработки ОС, принципов низкоуровневого взаимодействия с аппаратным обеспечением, программирования системной функциональности и процесса загрузки системы.

2. Использованные теоретические сведения

http://www.cs.cmu.edu/~ralf/files.html
http://www.codenet.ru/progr/asm/boot-loader.php
http://www.codenet.ru/progr/os/
http://www.xakep.ru/post/28794/

3. Результаты работы

3.1. Выполнение индивидуального задания

1. Описание процесса загрузки ОС.

В основном загрузочном секторе находится первичный загрузчик, выполняющий функцию поиска вторичного на дискете с файловой системой FAT12. Вторичный загрузчик загружается в память по адресу 9000h:0000h, затем туда передаётся управление. При возникновении ошибок загрузка останавливается.

Вторичный загрузчик предоставляет выбор из двух систем — установленной на жёстком диске компьютера и собственной, находящейся на дискете. При загрузке системы с жёсткого диска, загрузчик повторяет действия BIOS, то есть загружает первый сектор диска по адресу 0000h:7C00h и передаёт туда управление, что приводит к корректной загрузке ОС. Своя операционная система представлена одним бинарным файлом, также находящимся в корневом каталоге дискеты. Его загрузка не отличается от загрузки вторичного загрузчика первичным.

2. Тексты программ с подробными комментариями.

Тексты программ приложены к отчёту.

3.2. Ответы на контрольные вопросы

1. Каким образом осуществляется защита кода в архитектуре IA-32? Оцените, насколько такие меры способны защитить код от повреждения злоумышленником.

Защита кода осуществляется с помощью уровней привилегий. Самый привилегированный уровень — нулевой — обычно имеет только код ядра. Таким образом, ядро системы может оставаться нетронутым злоумышленником во время работы. Пользовательские программы обычно имеют уровень привилегий 3, что означает наименьшие привилегии. Однако, так как программы сталкиваются с необходимостью использовать системные вызовы для выполнения многих своих задач, например, для работы с файловой системой, то они фактически некоторое время выполняют код с уровнем привилегий 0. Несмотря на то, что этот код ограничивается только строго определённым набором функций, они могут быть уязвимы, и определённые параметры таких функций могут приводить к возможности повреждения ядра и даже выполнения произвольного кода на уровне супервизора.

2. Каким образом осуществляется взаимодействие ОС с дисковыми накопителями в процессе загрузки?

Во время загрузки ОС может использовать функции BIOS, представляющие базовые функции по работе с оборудованием, в том числе и с накопителями. Прерывание, находящееся по вектору 13h, содержит набор функций для определения дисковых устройств, их сброса, посекторного чтения и записи данных.

3. Какие схожие процедуры выполняются в процессе загрузки ОС Linux и Windows?

В определённый момент загрузки и Linux, и Windows, происходит запуск отдельного программного модуля, который отвечает за определение и настройку базового набора оборудования, а также за определение прочих параметров компьютера.

Схожие действия предпринимаются и после запуска ядра. Ядра обоих систем первым делом загружают драйвера, а затем начинают запуск прочих процессов, которые должны работать после запуска системы.

4. Какова роль BIOS в функционировании ОС?

В первую очередь BIOS загружает загрузчик системы в соответствии с указанным порядком загрузки. Также BIOS предоставляет множество базовых необходимых служб, связанных с работой с аппаратным обеспечением компьютера, избавляя разработчиков ОС от необходимости иметь драйвера устройств в загрузчиках.

5. Какова последовательность действий при возникновении прерывания? Чем она отличается от процедуры обработки исключений?

При возникновении прерывания процессор по известному вектору прерывания находит адрес обработчика в таблице дескрипторов. При вызове обработчика в стеке сохраняется регистр флагов и адрес возврата. Также в зависимости от типа обработчика прерывания может произойти запрет маскируемых прерываний до завершения обработчика, или не произойти. Возврат происходит по сохранённому адресу, также восстанавливается регистр флагов.

Обработчики исключений после вызова имеют в стеке несколько отличающиеся значения адреса возврата. Имеется три типа исключений, отличающихся критичностью. После fault можно продолжить работу, адрес возврата указывает на следующую после вызвавшей ошибку команду. При исключении типа trap необходимо вмешательство в ситуацию, адрес возврата указывает на вызвавшую исключение команду. После обработки ситуации можно предпринять попытку продолжения работы. Исключение типа abort указывает на невозможность продолжения работы, обработчик может что-то предпринять, но в итоге система должна прекратить выполнение.

4. Выводы

Основными сложностями при разработке ОС представляются работа с оборудованием и безопасность системы. Первое частично решается с помощью базовых служб BIOS, однако в защищённом режиме работы процессора эти службы использовать нельзя или проблематично, так как они ориентированы на реальный режим работы процессора.

Безопасность системы обеспечивается защищённым режимом работы процессора. Однако требуется надёжность кода и адекватная архитектура системы для полного обеспечения безопасности.


Приложение

Исходные тексты программ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

30362. Понятие о синтаксисе. Предмет и объект синтаксиса. Основные направления синтаксической науки 35.5 KB
  Синтаксис языка занимается изучением модели предложения и словосочетания а синтаксис речи определяет как эти модели используются в речевом акте. Синтаксис речи отвечает на вопрос: почему именно эти модели употребляются В синтаксисе языка есть предложения по не утвердившимся в языке моделям. Виноградов – содержание предложения всегда соотнесено с дейтью Предложение имеет комплекс ГЗ соотносим с актом речи модальность и время кт Виноградов назвал предикативностью. Синтаксические образования в первую очередь предложения изучаются с...
30363. Проблема классификации СПП. Основы его современного описания 61 KB
  СПП – это предложения в которых одна часть синтаксически подчинена другой и связана с ней союзом союзным словом вопросительным или относительным местоименным словом. а придаточных частей членам предложения. Также признак положенный в основе деления является несущественным для организации сложного предложения он не определяет конструктивных особенностей СПП и характера отношений между его частями. В результате чего однородные по формальной организации и значению предложения оказываются отнесенными к разным типам предложений.
30364. Текст как синтаксический объект. Проблемы его изучения. Типология текстов 56 KB
  Научная область связанная с изучением текста имеет в современной лингвистике разные названия: грамматика текста лингвистика текста теория текста лингвистический анализ текста филологический анализ текста анализ дискурса и др. Лингвистика текста как самостоятельная научная дисциплина зародилась на рубеже 6070х годов ХХ века. Предмет лингвистики текста Казалось бы ответ содержится в названии: предметом лингвистики текста является текст. Одной из наиболее удачных квалификаций лингвистики текста признаётся её определение как науки...
30365. Основы русской пунктуации. Тенденции развития 49 KB
  случаи постановки знака препинания не связанные с синтаксическими правилами например постановку так называемого интонационного тире: 1 Ходить долго не мог; 2 Ходить долго не мог. многообразие употребления запятой тире двоеточия и других знаков. По своим общим функциям прежде всего различаются знаки отделяющие точка; вопросительный знак восклицательный знак запятая точка с запятой двоеточие тире многоточие и выделяющие две запятые два тире скобки кавычки. Тире знак очень широкого употребления.
30367. История кратких прилагательных в РЯ и современное состояние 60 KB
  История кратких прилагательных в РЯ и современное состояние Краткие прилагательные первичны а полные – вторичны. Исторически прилагательные – вторичные слова своим происхождением связанные с существительными. Следующее изменение: образование полных прилагательных краткие местоимения jь j je Краткие: непроизводные первообразные: белъ худъ производные: Основа именная или глагольная суффиксы Суффиксы качественных прилагательных: ък ьк ик: узъкъ далькъ великъ ьн: ясьнъ тьмьнъ ьл: кысьлъ тепьлъ ав: величавъ...
30368. Понятие лексического значения слова 51 KB
  Лексическое значение слова – это отражение в слове явлений реальной действительности В. ЛЗС – это закреплённое в сознании говорящих соотнесенного звукового комплекса языковой единицы с тем или иным явлением действительности большинство слов называют предметы их признаки количество действия процессы и выступают как полнозначные самостоятельные слова выполняя в языке номинативную функцию. Значение слова отражает только различные признаки т.
30369. Понятие ЧП в свете современной концепции организации предложения 49.5 KB
  Важна дифференциация ГЧП и ВЧП. Второстепенные члены предложения ВЧП. Потебня строит классификацию ВЧП психологическое направление в основе синтаксиса предложение психологическое явление на их соответствие частям речи. В частности Пешковский: следует говорить не о ВЧП а о согласуемых управляемых и примыкающих ЧП.