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

7011. Определение качества кабельной изоляции по токам абсорбции 42 KB
  Тема: Определение качества кабельной изоляции по токам абсорбции Цель: Изучение приборов и методов измерения сопротивления изоляции электрооборудования выработка навыков использования приборов и методов измерений. Рисунок 1. Упрощенная схема мегомм...
7012. Определение электрической прочности жидких диэлектриков 59.5 KB
  Тема: Определение электрической прочности жидких диэлектриков. Цель работы: Ознакомление с методами испытания жидких диэлектриков, определение пригодности испытываемой жидкости для применения в высоковольтных аппаратах путём сравнения опытных д...
7013. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла 56 KB
  Измерение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла. Цель: Ознакомиться с установкой измерения состояния трансформаторного масла. Приборы и оборудование: Мост переменного тока Р5026. Мост переменного тока Р5026 ...
7014. Расчет феррорезонансных перенапряжений в сети с изолированной нейтралью приемного трансформатора 260 KB
  Тема: Расчет феррорезонансных перенапряжений в сети с изолированной нейтралью приемного трансформатора. Цель: Ознакомление с феррорезонансными перенапряжениями при изолированной нейтрали приемного трансформатора и методикой их расчета. Схема, в кото...
7015. Электроника. Учебное пособие 848 KB
  Цифровые интегральные микросхемы. Основы алгебры логики. Основные определения В зависимости от отсутствия или наличия элементов памяти цифровые устройства делятся на комбинационные устройства (КУ) и конечные автоматы (последовательные у...
7016. Электробезопасность. Методические пособия для самостоятельного изучения 732 KB
  Методические пособия предназначены для студентов всех специальностей и используются при самостоятельном изучении теоретической части курса по дисциплине Охрана труда, выполнении контрольных, лабораторных работ и расчетной части разделов Охрана труд...
7017. Макроэкономическое равновесие как экономическая категория 696.19 KB
  Введение Важнейшим методом исследования состояния экономики является метод равновесного анализа.Этот метод полностью применим при анализе категорий совокупных народно-хозяйственных показателей, т.е. национального дохода, инвести...
7018. Джерела енергії та вибір енергоносія 332 KB
  Джерела енергії та вибір енергоносія Мета цієї лекції допомогти оцінити різні джерела енергії разом з їх перевагами та недоліками. Лекція складається з трьох частин. У першій - розглянуті технічні і економічні аспекти різних типів джер...
7019. Засоби реалізації потенціалу енергозбереження 554 KB
  Засоби реалізації потенціалу енергозбереження Існує багато шляхів реалізації ПЕ. Нижче перерахуємо найбільш вживані і відомі: впровадження нових, досконаліших, способів виробництва, наприклад, сухий спосіб виробництва цементу, не...