本篇为 OS Lab1 的实验报告，重点记录 Thinking 题作答、关键难点分析与实验体会。

一、实验目标与内容

  • 从操作系统角度理解 MIPS 体系结构
  • 掌握操作系统启动的基本流程
  • 掌握 ELF 文件的结构和功能
  • 完成 printk 函数的编写

二、Thinking

Thinking 1：

反汇编代码

objdump -d a.out # 反汇编 .text 节区 objdump -D a.out # 反汇编所有节区 objdump -d -M intel a.out # 使用 Intel 汇编语法 objdump -S a.out # 混合显示源代码与汇编（需 -g 编译）

查看文件结构

objdump -f a.out # 文件头信息（架构、入口地址等） objdump -h a.out # 节区头信息 objdump -x a.out # 所有头信息（等价于 -a -f -h -r -t）

符号与重定位信息

objdump -t a.out # 符号表 objdump -T lib.so # 动态符号表 objdump -r a.out # 重定位信息 objdump -R lib.so # 动态重定位信息

控制输出范围

objdump -d –start-address=0x400500 –stop-address=0x400530 a.out objdump -j .text -s a.out # 查看指定节区内容

Thinking 2：

因为是ELF64，自己的ELF32无法解析

 1ELF 头：
 2  Magic：   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 
 3  类别:                              ELF64
 4  数据:                              2 补码，小端序 (little endian)
 5  Version:                           1 (current)
 6  OS/ABI:                            UNIX - System V
 7  ABI 版本:                          0
 8  类型:                              DYN (Position-Independent Executable file)
 9  系统架构:                          Advanced Micro Devices X86-64
10  版本:                              0x1
11  入口点地址：               0x1180
12  程序头起点：          64 (bytes into file)
13  Start of section headers:          14488 (bytes into file)
14  标志：             0x0
15  Size of this header:               64 (bytes)
16  Size of program headers:           56 (bytes)
17  Number of program headers:         13
18  Size of section headers:           64 (bytes)
19  Number of section headers:         31
20  Section header string table index: 30

Thinking 3：

因为上电后BIOS会先启动，找到操作系统内核所在处，然后载入内存，内核本身不必位于上电复位地址，Bios本身可以充当一段跳转指令。

三、难点分析

  1. readelf.c 里最容易错的是偏移计算。
    要先用 e_shoff 找到节头表，再按 e_shentsize 一个个往后取，不然地址会读错。

  2. 自己写的 readelf 不能解析 readelf 本身。
    因为我们按 ELF32 写的，系统 readelf 一般是 ELF64，结构不一样，所以读不出来。

  3. kernel.lds 里 .text/.data/.bss 的位置要放对。
    这个不是随便填，位置不对可能编译过了但运行有问题。

  4. start.S 要先把栈指针设好，再跳到 mips_init。
    栈没设好，后面的 C 函数调用就可能不正常。

  5. vprintfmt() 分支比较多。
    要先识别 %，再处理不同格式；有一个 case 漏掉就会输出不对。

四、实验体会

课下实验先仔细看 guidebook，跟着流程做会比较顺。
但课上实验基础部分写得更多，不只是会写代码，还要能说明代码行为。

这次在查找表名字符串表时，我更清楚了一个点：这是文件内偏移，基址应该选 binary，不是表名字符串所在表。

在 printk 实验里，过程被简化了不少。参数表调用和功能函数不用自己全写，重点在标识符识别和正确调用功能函数。
但课上实验更偏向把关键功能自己补完整，所以不能只复习课下流程，也要巩固那些课下没有手写的部分。