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

75402. Типы информации о числе предметов и выражение этой информации формамми единственного и множественного числа. Неноминативное употребление форм числа в русском языке 25.8 KB
  Характерны различия в ударении В зависимости от того к какому лексико-грамматическому разряду принадлежит существительное все существительные делятся на слова которые имеют формы ед. и слова имеющие формы только ед. Существительные лексические значения которых не предполагают противопоставления по признаку единичность множественность названия отвлеченных качеств и действий веществ совокупностей предметов или лиц имеют формы или только ед. Существительные имеющие формы ед.
75404. Общая характеристика категории падежа. Количество падежей и принципы их выделения. Типы информации, передаваемой падежами. Особые падежные конструкции в русском языке 47.5 KB
  Общая характеристика категории падежа. Количество падежей и принципы их выделения. Типы информации передаваемой падежами. Особые падежные конструкции в русском языке.
75405. Типы склонения существительных 15.83 KB
  Изменение слова по падежам называется склонением. Склонение – 1) класс слов, объединенных общностью словоизменения, 2) отвлеченный образец, по которому изменяются слова этого класса. В современном русском языке существует три таких класса (три склонения) – первое, второе и третье
75406. Степени сравнения прилагательных. Проблема их включения в состав форм прилагательных. Вопрос о существовании простой превосходной степени 14.71 KB
  Степени сравнения прилагательных. Вопрос о существовании простой превосходной степени. Категория степени сравнения у прилагательных это словоизменительная морфологическая категория образуемая двумя рядами противопоставленных друг другу форм с морфологическими значениями положительной и сравнительной степени. В формах положительной степени заключено морфологическое значение представляющее названный прилагательным признак вне сравнения по степени его проявления.
75407. Прилагательное как часть речи. Разряды прилагательных по значению и их влияние на изменение слов. Противопоставление кратких и полных форм и его функции 389.5 KB
  Ряд отличительных черт: имеют два ряда форм полные атрибутивные и краткиепредикативные образуют формы сравнит. У них всегда производная основа они склоняются но не образуют степеней сравнения и краткой формы у них отсутствуют все признаки свойственные качественным прилагательным. Полные склоняемые формы называются атрибутивными краткие несклоняемые предикативными. Соотносительные полные и краткие формы имеют только качественные прилаг.