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

66501. Программирование и использование программных модулей 83 KB
  Разработать программный модуль (ПМ), в котором содержится не менее 4 подпрограмм (таблица 1) Задание 2 Составить Паскаль-программу, в которой используется не менее 4 подпрограмм программного модуля, разработанного в задании 1. Отчет должен содержать: -название лабораторной работы и номер варианта...
66502. Вибір та тестування оперативної пам’яті ПК 319 KB
  Мета: Набути вмінь та навиків при виборі та тестуванні оперативної пам’яті. ХІД РОБОТИ 1. Отримати від викладача материнську плату. 2. Визначити кількість роз’ємів для оперативної пам’яті. 3. Визначити тип модулів пам’яті, які встановлюються в дану материнську плату...
66503. Исследование датчика линейных ускорений 806 KB
  Датчик линейных ускорений (ДЛУ) предназначен для измерения линейных ускорений летательных аппаратов и выдачи электрического сигнала, величина которого пропорциональна линейному ускорению, действующему вдоль оси чувствительности.
66504. Электроизмерительные приборы, описание устройства, принципа действия и характеристик изучаемых приборов 5.33 MB
  Ознакомиться с классификацией назначением устройством принципом действия и характеристиками основных типов измерительных приборов. По представленным наглядным образцам и макетам уяснить принципы работы приборов и варианты их конструктивного исполнения отразив в отчете их основные технические характеристики.
66506. Тестування моніторів та відеоадаптерів 136 KB
  Крізь металеву маску або грати вони потрапляють на внутрішню поверхню скляного екрану монітора яка покрита різнокольоровими люмінофорними точками. Причини виходу монітора з ладу: Порушення втрата вакууму Часта причина відмови монітора особливо на початку експлуатації походить від того що...
66507. СИНТЕЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ 539.92 KB
  Построим переходные и частотные характеристики непрерывной и дискретной модели: Рис. Переходная характеристика непрерывной системы Рис. Переходная характеристика дискретной системы Рис. Частотные характеристики непрерывной системы...
66509. Проектирование и расчет гидропривода. Элементы гидропривода и гидроавтоматики 327 KB
  Пластинчатый нерегулируемый насос БГ1222М Рабочий объем 16 см3 Номинальная подача 194 л мин Давление на выходе из насоса: номинальное 125 МПа предельное 14 МПа Частота вращения: номинальная 1500 об мин максимальная 1800 об мин минимальная 1200 об мин Мощность: номинальная 565 кВт...