文件系统加载过程
linux文件系统初始化过程(1)---概述
术语表：
struct task：进程
struct mnt_namespace：命名空间
struct mount：挂载点
struct vfsmount：挂载项
struct file：文件
struct super_block：超级块
struct dentry：目录
struct inode：索引节点
一、目的
linux文件系统主要分为三个部分：文件系统调用；虚拟文件系统(VFS)；挂载到VFS 的实际文件系统。
其中，VFS是核心，linux文件系统的本质就是在内存中创建一棵VFS树。当根目录被创建后，用户就可以使用系统调用在VFS上创建文件、删除文件、挂载各种文件系统等操作。
该系列文章主要分析linux3.10文件系统初始化过程，分为三个阶段：
1、挂载根文件系统(rootfs)；
2、加载initrd；
3、挂载磁盘文件系统；
二、常用数据结构
linux文件系统中重要的数据结构有：文件、挂载点、超级块、目录项、索引节点等。每个数据结构的具体实现请参见源代码，这里不再描述。
为了直观的表示数据结构之间的关系，请参见图1：图中含有两个文件系统（红色和绿色表示的部分），并且绿色文件系统挂载在红色文件系统tmp目录下。一般来说，每个文件系统在VFS层都是由挂载点、超级块、目录和索引节点组成；当挂载一个文件系统时，实际也就是创建这四个数据结构的过程，因此这四个数据结构的地位很重要，关系也很紧密。由于VFS要求实际的文件系统必须提供以上数据结构，所以不同的文件系统在VFS层可以互相访问。
如果进程打开了某个文件，还会创建file(文件)数据结构，这样进程就可以通过file来访问VFS的文件系统了。
另外，该图只给出了主要的关系结构，忽略了部分细节。
图1
三、函数调用关系
图2描述了文件系统初始化过程中主要的函数调用关系。linux文件系统初始化过程主要分为三个阶段：
1、vfs_caches_init()负责挂载rootfs文件系统，并创建了第一个挂载点目录：'/'；
2、rest_init()负责加载initrd文件，扩展VFS树，创建基本的文件系统目录拓扑；
3、init程序负责挂载磁盘文件系统，并将文件系统的根目录从rootfs切换到磁盘文件系统；
图2
四、总结
linux文件系统初始化过程主要分为三个阶段：挂载rootfs，提供第一个挂载点''/；加载initrd，扩展VFS树；执行init程序，完成linux系统的初始化。下面会详细介绍每个阶段的主要内容。
linux文件系统初始化过程(2)---挂载rootfs文件系统
一、目的
本文主要讲述linux3.10文件系统初始化过程的第一阶段：挂载rootfs文件系统。
rootfs是基于内存的文件系统，所有操作都在内存中完成；也没有实际的存储设备，所以不需要设备驱动程序的参与。基于以上原因，linux在启动阶段使用rootfs文件系统，当磁盘驱动程序和磁盘文件系统成功加载后，linux系统会将系统根目录从rootfs切换到磁盘文件系统。
二、主要函数调用过程
图1描述了挂载rootfs的函数调用关系(图中红色部分)，便于后面的分析。
从图中发现，在挂载rootfs前会先挂载sysfs，这样做的原因是确保sysfs能够完整的记录下设备驱动模型。
sysfs_init()完成注册和挂载sysfs文件系统的功能；init_rootfs()负责注册rootfs，init_mount_tree()负责挂载rootfs，并将init_task的命名空间与之联系起来。
图1
三、linux文件系统初始化
vfs_cache_init()首先建立并初始化目录hash表dentry_hashtable和索引节点hash表inode_hashtable；然后设置内核可以打开的最大文件数；最后调用mnt_init()完成sysfs和rootfs文件系统的注册和挂载。
linux使用哈希表存储目录和索引节点，以提高目录和索引节点的查找效率；
dentry_hashtable是目录哈希表，inode_hashtable是索引节点哈希表。
四、挂载sysfs文件系统
sysfs用来记录和展示linux驱动模型，sysfs先于rootfs挂载是为全面展示linux驱动模型做好准备。
mnt_init()调用sysfs_init()注册并挂载sysfs文件系统，然后调用
kobject_create_and_add()创建"fs"目录。
下面详细介绍sysfs文件系统的挂载过程：
1、sysfs_init()调用register_filesystem()注册文件系统类型sysfs_fs_type，并加入到全局单链表file_systems中。sysfs_fs_type定义如下，.mount成员函数负责超级块、根目录和索引节点的创建和初始化工作。
173 err = register_filesystem(&sysfs_fs_type);
174if (!err) {
175 sysfs_mnt = kern_mount(&sysfs_fs_type);
176if (IS_ERR(sysfs_mnt)) {
177 printk(KERN_ERR "sysfs: could not mount!\n");
178 err = PTR_ERR(sysfs_mnt);
179 sysfs_mnt = NULL;
180 unregister_filesystem(&sysfs_fs_type);
181goto out_err;
182 }
2、sysfs_init()->kern_mount()->vfs_kern_mount()创建并初始化struct mount挂载点，并使用全局变量sysfs_mnt保存该挂载点的挂载项(mnt成员)。
3、kern_mount()调用sysfs_fs_type的.mount成员sysfs_mount()创建并初始化超级块、根目录'/'、根目录的索引节点等数据结构；并且把超级块添加到全局单链表super_blocks中，把索引节点添加到hash表inode_hashtable和超级块的inode链表中。
目前，我们可以得出一个重要结论：kern_mount()主要完成挂载点、超级块、根目录和索引节点的创建和初始化操作，可以看成是一个原子操作，这个函数以后会频繁使用。
796 mnt->mnt.mnt_root = root;
797 mnt->mnt.mnt_sb = root->d_sb;
798 mnt->mnt_mountpoint = mnt->mnt.mnt_root;
799 mnt->mnt_parent = mnt;
5、mnt_init()调用kobject_create_and_add()创建"fs"目录。
通过以上步骤，sysfs文件系统在VFS中的视图如图2所示：挂载点指向超级块和根目录；超级块处在super_blocks单链表中，并且链接起所有属于该文件系统的索引节点；根目录'/'和目录"fs"指向各自的索引节点；为了提高查找效率，索引节点保存在hash表中。
图2
五、挂载rootfs文件系统
mnt_init()调用init_rootfs()注册rootfs，然后调用init_mount_tree()挂载rootfs。
下面详细介绍rootfs文件系统的挂载过程：
1、mnt_init()调用init_rootfs()注册文件系统类型rootfs_fs_type，并加入到全局单链表file_systems中。
rootfs_fs_type定义如下，mount成员函数负责超级块、根目录和索引节点的建立和初始化工作。
2、init_mount_tree()调用vfs_kern_mount()挂载rootfs文件系统，详细的挂载过程与sysfs文件系统类似，不再赘述。
3、init_mount_tree()调用create_mnt_ns()创建命名空间，并设置该命名空间的挂载点为rootfs的挂载点，同时将rootfs的挂载点链接到该命名空间的双向链表中。
4、init_mount_tree()设置init_task的命名空间，同时调用set_fs_pwd()和
set_fs_root()设置init_task任务的当前目录和根目录为rootfs的根目录'/'。
通过以上分析，我们发现sysfs和rootfs的区别在于：虽然系统同时挂载了sysfs和rootfs文件系统，但是只有rootfs处于init_task进程的命名空间内，也就是说系统当前实际使用的是rootfs文件系统。
此时，sysfs和rootfs在VFS中的视图如图3所示：为了突出主要关系，省略了挂载点指向超级块和根目录。
从图中看出，rootfs处于进程的命名空间中，并且进程的fs_struct数据结构的root和pwd 都指向了rootfs的根目录'/'，所以用户实际使用的是rootfs文件系统。另外，rootfs为VFS提供了'/'根目录，所以文件操作和文件系统的挂载操作都可以在VFS上进行了。
图3
六、总结
linux文件系统在初始化时，同时挂载了sysfs和rootfs文件系统，但是只有rootfs 处于进程的命名空间中，且进程的root目录和pwd目录都指向rootfs的根目录。至此，linux的VFS已经准备好了根目录(rootfs的根目录'/')，此时用户可以使用系统调用对VFS 树进行扩展。
linux文件系统初始化过程(3)---加载initrd(上)一、目的
本文主要讲述linux3.10文件系统初始化过程的第二阶段：加载initrd。
initrd是一个临时文件系统，由bootload负责加载到内存中，里面包含了基本的可执行程序和驱动程序。在linux初始化的初级阶段，它提供了一个基本的运行环境。当成功加载磁盘文件系统后，系统将切换到磁盘文件系统并卸载initrd。
如果是嵌入式设备，那么最终的文件系统就是initrd。
二、cpio文件格式
initrd常用的的文件格式是cpio，cpio格式记录了文件系统的结构和内容。
cpio格式具体定义如图1所示：
cpio格式的文件由段组成，最后一个段比较特殊，文件名为”TRAILER!!!”。
每个段都由文件头、文件名和文件体组成；文件名和文件体的长度由文件头中的name_len和body_len指定，并且文件名和文件体需要按指定字节对齐，所以尾部包含padding。
文件头共110个字节，头6个字节固定为070701，剩下字节的含义分别为：索引节点号、文件模式、用户id、组id、链接数、时间戳、文件体长度、主设备号、次设备号、设备号、文件名长度、保留字段。
其他详细情况请参见init/initramfs.c文件，这里不再描述。
图1
三、initrd文件实例
为了更直观的理解cpio格式的initrd文件，下面看一个实例。
在ubuntu环境中，boot目录下存放着经过压缩的cpio格式文件initrd。
将boot目录下的initrd文件拷贝到任意目录下，重名为为initrd.gz，并且使用gunzip 解压。
这样我们就得到了一个cpio格式的initrd文件，使用vi查看文件内容如图2所示(由于文件太大，只展示了部分内容)：
简单分析后显示该文件包含了script/nfs-top目录、script/nfs-top/ORDER文件、script/nfs-top/udev文件、run目录、标志cpio结束的TRAILER!!!文件。
图2
四、解压initrd文件
initrd经过gunzip解压后，可以使用cpio工具解压cpio格式的文件。命令如下：
1.root: cpio-idmv < initrd
解压成功后，使用ls命令查看initrd文件内容如图3所示：
bin和sbin目录下包含基本的可执行程序；conf和etc目录下是配置文件；lib目录下是可执行程序使用的动态库；scripts目录下是脚本程序；init程序。initrd必须提供一个init程序，linux在加载完initrd后，会跳转到init程序，由init程序负责后面的初始化工作。
图3
五、总结
本文详细介绍了cpio格式的initrd文件，以及解压后各个目录的含义。initrd文件系统提供了init程序，在linux初始化阶段的后期会跳转到init程序，由该程序负责加载驱动程序和挂载磁盘文件系统以及其他的初始化工作。
linux文件系统初始化过程(4)---加载initrd(中)
一、目的
上文详细介绍了CPIO格式的initrd文件，本文从源代码角度分析加载并解析initrd文件的过程。
initrd文件和linux内核一般存储在磁盘空间中，在系统启动阶段由bootload负责把磁盘上的内核和initrd加载到指定的内存空间中；然后，再由内核读取和解析initrd文件，在VFS(目前只有rootfs的根目录)中新建目录、常规文件、符号链接文件以及特殊文件；这样VFS就从根目录"/"成长为一棵枝繁叶茂的大树了。
二、函数调用过程
initrd详细的加载过程在init/initramfs.c中实现的，为了更好的理解加载过程，我们给出了关键函数的调用关系图1。这里需要注意下，由于使用roofs_initcall()宏在initcallroofs段中注册了populate_rootfs()函数，因此在执行do_initcalls()函数时会隐示调用populate_rootfs()。
图1
三、initcall简介
linux在代码段中定义了一个特殊的段initcall，该段中存放的都是函数指针；linux初始化阶段调用do_initcalls()依次执行该段的函数。关于该段的详细信息可以参见vmlinux.lds.S链接脚本。
用户可以调用以下一组宏在initcall段中注册函数指针；initcall段分为
initcall0-initcall7这8个等级，initcall0段的优先级最高，initcall7段的优先级最低，优先级高的段最先被执行；initcallrootfs段优先级介于5和6之间。
#define __define_initcall(fn, id) \
179static initcall_t __initcall_##fn##id __used \
180 __attribute__((__section__(".initcall" #id ".init"))) = fn
187#define early_initcall(fn) __define_initcall(fn, early) 196#define pure_initcall(fn) __define_initcall(fn, 0)
198#define core_initcall(fn) __define_initcall(fn, 1)
199#define core_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 1s)
200#define postcore_initcall(fn) __define_initcall(fn, 2)
201#define postcore_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 2s)
202#define arch_initcall(fn) __define_initcall(fn, 3)
203#define arch_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 3s)
204#define subsys_initcall(fn) __define_initcall(fn, 4)
205#define subsys_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 4s)
206#define fs_initcall(fn) __define_initcall(fn, 5)
207#define fs_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 5s)
208#define rootfs_initcall(fn) __define_initcall(fn, rootfs) 209#define device_initcall(fn) __define_initcall(fn, 6)
210#define device_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 6s)
211#define late_initcall(fn) __define_initcall(fn, 7)
212#define late_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 7s)
用户使用不同优先级的initcall宏可以很方便的在linux代码中注册函数指针；将这些函数指针存储在相应的initcall段中；最终，由do_initcalls()按照优先级依次执行段中的函数，具体的代码实现如下：
715static initcall_t *initcall_levels[] __initdata = {
716 __initcall0_start,
717 __initcall1_start,
718 __initcall2_start,
719 __initcall3_start,
720 __initcall4_start,
721 __initcall5_start,
722 __initcall6_start,
723 __initcall7_start,
724 __initcall_end,
725 };
678int __init_or_module do_one_initcall(initcall_t fn)
679 {
681int ret;
686 ret = fn();
}
739static void __init do_initcall_level(int level)
740 {
742 initcall_t *fn;
...
751for(fn = initcall_levels[level]; fn < initcall_levels[level+1]; fn++)
752 do_one_initcall(*fn);
753 }
754
755static void __init do_initcalls(void)
756 {
757int level;
758
759for(level = 0; level < ARRAY_SIZE(initcall_levels) - 1; level++) 760 do_initcall_level(level);
761 }
回到加载initrd这个话题中，在init/initram.c的最后使用rootfs_initcall宏注册了populate_rootfs()函数；基于以上分析，我们知道这里就是加载initrd文件的入口，下面就开始分析该函数的功能。
627 rootfs_initcall(populate_rootfs);
四、加载initrd文件
系统启动阶段，bootload将initrd加载到内存起始地址为initrd_start，结束地址为initrd_end的内存中。
populate_rootfs()调用unpack_to_rootfs()从内存中读取并解析initrd文件；根据CPIO的格式我们知道initrd文件是由很多个段组成，且段中又是由文件头、文件名和文件体组成，因此该解析程序可以使用了状态机原理处理initrd文件。
解析程序定义了以下8种状态：Start(初始状态)、Collect(获取符号链接文件信息状态)、GotHeader(获取文件头信息状态)、SkipIt(跳过该段状态)、GotName(获取文件名并新建文件状态)、CopyFile(写文件状态)、GotSymlink(新建符号链接文件状态)、Reset(终止状态)。
376static __initdata int (*actions[])(void) = {
377 [Start] = do_start,
378 [Collect] = do_collect,
379 [GotHeader] = do_header,
380 [SkipIt] = do_skip,
381 [GotName] = do_name,
382 [CopyFile] = do_copy,
383 [GotSymlink] = do_symlink,
384 [Reset] = do_reset,
385 };
为了直观理解initrd文件的解析过程，下面给出状态机跳转图2。
从图中可以看出将文件分为符号链接和非符号链接两种情况处理，这是因为符号链接文件是一种特殊的文件，只有第一个符号链接文件的inode存储的是真实数据，而其他符号链接文件inode中存储的是第一个符号链接文件的路径名，因此需要把第一个符号链接文件的路径名缓存起来，缓存的数据结构是hash表，所以在处理符号链接文件时多了一些hash表的操作，因此分为了符号链接文件和非符号链接文件这两种情况来处理。
initrd文件的详细解析过程如下：
1、S0：初始状态，初始化一些全局变量；
2、S1：获取符号链接文件的文件头和文件体；
3、S2：根据CPIO格式的定义，获取文件头信息；
4、S3：跳过当前CPIO格式的段，继续处理下一个段；
5、S4：获取文件名，并在VFS中新建文件；
6、S5：将文件内容写入到新建文件中；
7、S6：新建符号链接文件；
8、S7：处理完当前CPIO格式的段，继续一个段的处理。
从图中还可以看出，由于目录文件和特殊文件没有文件内容，因此跳过了S5状态，直接进入S3状态。
图2
五、总结
通过以上分析，程序就可以成功解析initrd文件，并使用sys_dir()、sys_open()、sys_mknod()、sys_symlink()等系统调用新建目录、常规文件、特殊文件和符号链接文件了。此时，VFS从只有根目录"/"成长为了一棵内容丰富的大树。
linux文件系统初始化过程(6)---执行init程序
一、目的
内核加载完initrd文件后，为挂载磁盘文件系统做好了必要的准备工作，包括挂载了sysfs、proc文件系统，加载了磁盘驱动程序驱动程序等。接下来，内核跳转到用户空间的init程序，由init完成创建磁盘设备文件、加载磁盘文件系统、从rootfs切换到磁盘根文件系统等工作。
由于在不同的linux发行版中，init的实现方式差异很大，不能将所有的发行版都分析一遍，因此本文选取ubuntu12.04发行版来描述如何从rootfs切换到磁盘根文件系统。
二、创建磁盘设备文件
init程序使用udev工具动态的创建磁盘设备文件。udev的工作原理是根据sysfs中的设备信息，在/dev目录下创建相应的设备文件，因此需要提前准备好sysfs文件系统。
首先，创建必要的挂载点目录/dev、/root、/sys、/proc等；然后，将VFS中的sysfs 挂载到rootfs的/sys目录下，将tmpfs挂载到/dev目录下（/dev的文件系统类型为tmpfs）；最后，为了输出打印信息，创建了/dev/console、/dev/null两个特殊的设备文件。
这些必要信息准备好后，就可以启动udev后台进程，由udev根据sysfs动态的创建磁盘设备文件。Udev启动代码在scripts/init-top/udev中。
三、挂载磁盘文件系统
磁盘文件系统的挂载一般有两种方式：本地方式和网络方式。根据BOOT变量的值，init 选择执行本地加载或者网络加载，如果是本地加载则执行/scripts/local脚本；如果是网络加载则执行/scripts/nfs脚本。个人pc一般都是本地加载，数据中心的服务器一般是nfs 加载。
最后，由init程序调用/scripts/local脚本挂载磁盘文件系统。
四、切换根文件系统
成功挂载磁盘文件系统后，需要将rootfs下的/sys、/proc、/dev等重要的目录都迁移到磁盘文件系统下。
最后，通过调用/sbin/run-init程序将内核的根文件系统从rootfs切换到磁盘文件系统的根目录。
五、最终VFS视图
到此为止，内核文件系统初始化过程就全部完成了，下面给出最终的VFS视图（由于文件系统过大，因此只给出其中关键的拓扑结构）：
六、总结
init程序的主要工作就是加载磁盘文件系统，将rootfs下重要的目录迁移到磁盘文件系统下，最后将内核根目录从rootfs切换到磁盘文件系统的根目录。
操作系统的启动实验报告
操作系统实验报告 工程大学 计算机科学与技术学院
一．实验概述 1.实验名称：操作系统的启动 2.实验目的： 1）跟踪调试EOS在PC机上从加电复位到成功后启动的全过程，了解操作系统的启动过程； 2）查看EOS启动后的状态和行为，理解操作系统启动后的工作方式。 3.实验类型：验证，设计 4.实验容： 1）准备实验，启动OS Lab，新建一个EOS Kernel项目； 2）调试EOS操作系统的启动过程 ①使用Bochs作为远程目标机 ②调试BIOS程序 ③调试软盘引导扇区程序 ④调试加载程序 ⑤调试核 ⑥查看EOS启动后的状态和行为 二．实验环境 操作系统：windows XP 编译器：Tevalaton OS Lab 语言：C++ 三．实验过程 1.设计思路和流程图： 2.实验过程：
1）在Console窗口中输入调试指令sreg，查看当前CPU中各个段寄存器的值，其中CS寄存器信息行中的“s=0xf000”表示CS寄存器的值为0xf000。 2）输入调试命令r，显示当前CPU中各个通用寄存器的值，“rip: 0x00000000:0000fff0”表示 IP 寄存器的值为 0xfff0。 3）输入调试命令 xp /1024b 0x0000，查看开始的 1024 个字节的物理存。在Console 中输出的这 1K 物理存的值都为 0，说明 BIOS 中断向量表还没有被加载到此处。 4）输入调试命令 xp /512b 0x7c00，查看软盘引导扇区应该被加载到的存位置。输出的存值都为 0，说明软盘引导扇区还没有被加载到此处。 可以验证 BIOS 第一条指令所在逻辑地址中的段地址CS寄存器值是一致的，偏移地址和 IP 寄存器的值是一致的。由于存还没有被使用，所以其中的值都为0。 5）输入调试命令 vb 0x0000:0x7c00，这样就在逻辑地址 0x0000:0x7c00（相当于物理地址 0x7c00）处添加了一个断点。输入调试命令 c 继续执行，在 0x7c00 处的断点中断。中断后会在 Console 窗口中输出下一个要执行的指令，即软盘引导扇区程序的第一条指令。 6）输入调试命令 sreg 验证 CS 寄存器（0x0000）的值。
WindowsXP启动过程概述
WindowsXP启动过程概述 从按下计算机开关启动计算机，到登入到桌面完成启动，一共经过了以下几个阶段： 1. 预引导(Pre-Boot)阶段； 2. 引导阶段； 3. 加载内核阶段； 4. 初始化内核阶段； 5. 登陆。 每个启动阶段的详细介绍 a) 预引导阶段 在按下计算机电源使计算机启动，并且在Windows XP专业版操作系统启动之前这段时间，我们称之为预引导（Pre-Boot）阶段，在这个阶段里，计算机首先运行Power On Self Test （POST），POST检测系统的总内存以及其他硬件设备的现状。如果计算机系统的BIOS(基础输入输出系统)是即插即用的，那么计算机硬件设备将经过检验以及完成配置。计算机的基础输入输出系统（BIOS）定位计算机的引导设备，然后MBR(Master Boot Record)被加载并运行。在预引导阶段，计算机要加载Windows XP的NTLDR文件。 b) 引导阶段 Windows XP Professional引导阶段包含4个小的阶段。 首先，计算机要经过初始引导加载器阶段（Initial Boot Loader），在这个阶段里，NTLDR 将计算机微处理器从实模式转换为32位平面内存模式。在实模式中，系统为MS-DOS保留640kb内存，其余内存视为扩展内存，而在32位平面内存模式中，系统（Windows XP Professional）视所有内存为可用内存。接着，NTLDR启动内建的mini-file system drivers，通过这个步骤，使NTLDR可以识别每一个用NTFS或者FAT文件系统格式化的分区，以便发现以及加载Windows XP Professional，到这里，初始引导加载器阶段就结束了。 接着系统来到了操作系统选择阶段，如果计算机安装了不止一个操作系统（也就是多系统），而且正确设置了boot.ini使系统提供操作系统选择的条件下，计算机显示器会显示一个操作系统选单，这是NTLDR读取boot.ini的结果。（至于操作系统选单，由于暂时条件不够，没办法截图，但是笔者模拟了一个，见图一。） 在boot.ini中，主要包含以下内容： [boot loader]
电子控制系统的组成和工作过程
电子控制系统的组成和工作过程 一、教学分析 1．教材分析 本课是第一章第二节“电子控制系统的组成和工作过程”。从对比分析两种路灯控制系统的基本组成入手，再通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，来学习电子控制系统的基本组成和工作过程，从而为学生学习后面各章提供了一把钥匙。 2．学情分析 学生在通用技术必修2的学习中，已学过关于控制系统的一些概念，例如输入、控制、输出，以及功能模拟方法的含义，但对电子控制系统内部电子元件，例如发光二极管、光敏电阻、三极管等的工作原理不太了解，教师可用通俗的语言补充解释其作用，以利于学生的学习。 二、教学目标 1．知识与技能目标 （1）知道电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．过程与方法目标 （1）通过对两种路灯控制系统方框图的对照，知道电子控制系统的基本组成。 （2）通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，加深对电子控制系统组成的理解。 3．情感态度和价值观目标 （1）激发学生动手尝试的兴趣和热爱技术的情感。 （2）提高学生比较及分析电子控制系统的能力。 三、教学重难点 1．重点 （1）电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．难点 电子控制系统内部常见电子元件的工作原理。 四、教学策略 本节课程以多媒体技术为辅助教学手段，通过观察、基本知识讲授、小组探究、分析表达、技术试验、能力展示等教学方法和策略，在教师指导下，通过学生自主探究建构知识和技能。 五、教学准备 通用技术专用教室、多媒体、课件、路灯自动控制模型。 六、课时安排 共1课时 七、教学过程 （一）新课导入 教师展示：路灯自动控制模型 板书：第一章电子控制系统概述 第二节电子控制系统的组成和工作过程
计算机启动过程
计算机启动过程 讲课教师：黄小龙 计算机启动过程总体分为两个过程，即硬件启动过程和操作系统启动过程。本课中操作系统我们仅选用Windows XP 的启动过程讲解。 一、硬件启动过程 ⑴加电 按下电源开关后，电源就开始向主板和其它设备供电，此时电压还不稳定， 主板上的控制芯片组会向CPU 发出并保持一个RESET(重置)信号，让CPU 初始化。当电源开始稳定供电后，芯片组便撤去RESET 信号(如果是按下Reset 按钮来重启，那么松开该按钮时芯片组就会撤去RESET 信号)。然后，CPU 马上就从地址FFFF0H 处开始执行指令（这是BIOS 的起始地址），但放在这里的只是一条跳转指令，跳到系统真正的BIOS 启动代码处，由BIOS 的代码进行下一步的POST 自检。 ⑵BIOS 进行post
POST就是加电自检，它是Power On Sel f Test的缩写。它是检查一些关键设备是否存在和能否正常工作，如内存和显卡等。如果发现错误，则通过喇叭发声来报告错误情况，此时的声音长短和次数代表了错误类型。 注：由于POST的检测过程在显示卡初始化之前，因此POST 自检过程发现的错误是无法在屏幕上显示出来的。 ⑶BIOS检测硬件的各种信息 BIOS进行加电自检后，就开始检测计算机上硬件设备的各种信息，如设备类型、工作频率、芯片组型号、出厂厂商等。这阶段的硬件检测顺序是：显示卡、CPU、内存、其它标准硬件设备（如硬盘、光驱、软驱、外设等）。 ⑷BIOS更新ESCD 按下来系统BIOS将更新ESCD(Extended System Configuration Data，扩展系统配置数据)。ESCD是系统BIOS用来与操作系统交换硬件配置信息的数据，这些数据被存放在CMOS之中。通常ESCD数据只在系统硬件配置发生改变后才会进行更新，因此不是每次启动都能看到"Update ESCD... Success"这样的信息。不过，某些主板的BIOS在保存ESCD数据时使用了与Windows 9x 不相同的数据格式，于是Windows 9x在每一次启动都会把ESCD 数据转换成自己的格式，导致BIOS每次重新启动时都认为是硬件配置发生变化，并重新改写ESCD数据，这就是为什么有的计算机在每次启动时都会显示"Update ESCD... Success"信息的原因。
WINDOWS操作系统启动过程详解
WINDOWS操作系统启动过程详解 基本上，操作系统的引导过程是从计算机通电自检完成之后开始进行的，而这一过程又可以细分为预引导、引导、载入内核、初始化内核，以及登录这五个阶段。 预引导阶段： 当我们打开计算机电源后，预引导过程就开始运行了。在这个过程中，计算机硬件首先要完成通电自检（Power-On Self Test，POST），这一步主要会对计算机中安装的处理器、内存等硬件进行检测，如果一切正常，则会继续下面的过程。 如果计算机BIOS是支持即插即用的（基本上，现阶段能够买到的计算机和硬件都是支持这一标准的），而且所有硬件设备都已经被自动识别和配置，接下来计算机将会定位引导设备（例如第一块硬盘，设备的引导顺序可以在计算机的BIOS设置中修改），然后从引导设备中读取并运行主引导记录（Master Boot Record，MBR）。至此，预引导阶段成功完成。 引导阶段： 引导阶段又可以分为：初始化引导载入程序、操作系统选择、硬件检测、硬件配置文件选择这四个步骤。在这一过程中需要使用的文件包括：Ntldr、Boot.ini、https://www.wendangku.net/doc/a98575516.html,、Ntoskrnl.exe、Ntbootdd.sys、Bootsect.dos（非必须）。 初始化引导载入程序： 在这一阶段，首先出场的是ntldr，该程序会将处理器由实模式（Real Mode）切换为32位平坦内存模式（32-bit Flat Memory Mode）。不使用实模式的主要?因是，在实模式下，内存中的前640KB是为MS-DOS保留的，而剩余内存则会被当作扩展内存使用，这样Windows XP将无法使用全部的物理内存。而32位平坦内存模式下就好多了，Windows XP自身将能使用计算机上安装的所有内存（其实最多也只能用2GB，这是32位操作系统的设计缺陷）。 接下来ntldr会寻找系统自带的一个微型的文件系统驱动。大家都知道，DOS和Windows 9x操作系统是无法读写NTFS文件系统分区的，那么Windows XP的安装程序为什么可以读写NTFS分区？其实这就是微型文件系统驱动的功劳了。只有在载入了这个驱动之后，ntldr 才能找到硬盘上被格式化为NTFS或者FAT/FAT32文件系统的分区。如果这个驱动损坏了，就算硬盘上已有分区，ntldr也认不出来。 读取了文件系统驱动，并成功找到硬盘上的分区后，引导载入程序的初始化过程就已?完成了，随后我们将会进行下一步。 操作系统选择： 这一步并非必须，只有在计算机中安装了多个Windows操作系统的时候才会出现。不过无论计算机中安装了几个Windows，计算机启动的过程中，这一步都会按照设计运行一遍，但只有在确实安装了多个系统的时候，系统才会显示一个列表，让你选择想要引导的系统。 如果已经安装了多个Windows操作系统，那么所有的记录都会被保存在系统盘根目录下一个名为boot.ini的文件中。ntldr程序在完成了初始化工作之后就会从硬盘上读取boot.ini 文件，并根据其中的内容判断计算机上安装了几个Windows，它们分别安装在第几块硬盘的第几个分区上。如果只安装了一个，那么就直接跳过这一步。但如果安装了多个，那么ntldr就会根据文件中的记录显示一个操作系统选择列表，并默认持续30秒。如果你没有选
操作系统实验-第二讲、操作系统的启动
操作系统 实验报告 哈尔滨工程大学 计算机科学与技术学院
第二讲操作系统的启动 一、实验概述 1. 实验名称 操作系统的启动 2. 实验目的 1）、跟踪调试eos在pc机上从加电复位到成功启动的全过程，了解操作系统的启动过程。 2）、查看eos启动后的状态和行为，理解操作系统启动后的工作方式。 3. 实验类型（验证、设计） 验证 4. 实验内容 1）、启动OS Lab。 2）、新建一个EOS Kernel 项目。 3）、在“项目管理器”窗口中打开boot 文件夹中的boot.asm 和loader.asm 两个汇编文件。boot.asm 是软盘引导扇区程序的源文件，loader.asm 是loader 程序的源文件。简单阅读一下这两个文件中的NASM 汇编代码和注释。 4）、按F7 生成项目。 5）、生成完成后，使用Windows 资源管理器打开项目文件夹中的Debug 文件夹。找到由boot.asm 生成的软盘引导扇区程序boot.bin 文件，该文件的大小一定为512 字节（与软盘引导扇区的大小一致）。找到由loader.asm 生成的loader 程序loader.bin 文件，记录下此文件的大小1566 字节，在下面的实验中会用到。找到由其它源文件生成的操作系统内核文件kernel.dll。 二、实验环境 进行实验使用的操作系统、编译器、语言及工具等。 操作系统：Windows XP 编译器：Tevalaton OS Lab 语言：C++
三、实验过程（每次实验不一定下面6条都写，根据实际情况定） *需要解决的问题以及解答 （1）、自己设计两个查看内存的调试命令，分别验证这两个用户可用区域的高地址端也是空白的。 答：命令为：xp /512b 0x7a00和cp /512v 0x9fe00。因为第一个用户区的高位地址截止到0x7c00，第二个用户区高位地址截止到0xA0000,命令表示显示从0x7a00和0x9fe00以后512b空间的所有字节码，即两个用户区的高位地址端，可以看到所有字节全为0，说明高地址端是空白的。如图一、图二所示。（2）、自己设计一个查看内存的调试命令，验证上位内存的高地址端已经被系统占用。 答：命令为：xp /512b 0xffe00。因为上位内存的高位地址截止到0x100000，命令表示显示从0xffe00以后的512b空间的所有字节码，即两个用户区的高位地址端。可以看到所有字节都有值，说明高地址端被占用。如图三所示。（3）、根据之前记录的loader.bin文件的大小，自己设计一个查看内存的调试命令，查看内存中loader程序结束位置的字节码，并与loader.lst文件中最后指令的字节码比较，验证loader程序被完全加载到了正确的位置。 答：命令为xp /8b 0x1616.程序的初始位置为0x1000，加上1566的十六进制61E-8b,答案即为1616.如图四、图五、图六、图七所示。 （4）、仔细比较实验指导10-5图和10-6图，尝试说明哪个是应用程序的进程，它和系统进程有什么区别，那个是应用程序的主线程，它和系统线程有什么区别？ 答：进程列表中ID为31的进程是应用程序的进程，其优先级为8，包含1个线程，主线程ID为33，映像名称为a:\hello.exe。而ID为1的是系统进程，其优先级为24，包含有10个线程，其中的ID为2的线程是该进程的主线程，系统进程没有映像名称。主要区别为：应用程序的进程优先级较低。 线程列表中ID为33的线程是应用程序的线程，其优先级为8，处在阻塞状态，而ID为20~28的是系统进程，其优先级为24，其中ID为22的处于运行状态
控制系统工作过程
1.1有传感器的开环控制系统：比如自动门控制系统、声控灯控制系统，红外线自动水龙头 “某某装置”检测到“某某”信号，该信号输入到“控制器”，“控制器”发出相应的指令，让“执行器”“运作”，使“控制对象”“怎么样”。 “某某装置”检测到信号，“控制器”接收到该信号后，便发出相应的指令，让“执行器”“运作”，使控制对象“怎么样”。 说明： “某某装置”：传感器，比如红外传感器，声音传感器，光传感器等等 “某某”信号：红外信号，声音信号，光线信号 “控制器”，“执行器”，“控制对象”等都是可以从控制系统的方框图里读出；“运作”，即“控制量”转化成动词；“怎么样”，即“被控量”转化成动词。 注意点： 在阐述工作过程时，要把控制系统所有状态的控制都写出来，可以按照以上的模式阐述，但是可以简洁一些。例如自动门的控制系统，要说明如何自动开启，也要说明如何自动关闭。 实际上，写控制系统的工作过程就是将方框图转化为文字表述，所以在写的时候一定要利用好方框图。同理，在写方框图的时候，也是从工作过程找到“控制器”、“执行器”等等。 举例：自动门控制系统 红外装置检测到人体的红外信号，该信号输入到控制电路，控制电路便发出相应的指令，让电机转动，从而使门开启。当门开启之后，如果没有人在门四周，控制电路作出判断，并发出指令，电机就反向转动，使门关闭。 1.2无传感器的开环控制系统：农业灌溉水泵抽水系统，电风扇风速控制系统 “一个输入量”，“控制器”接收到该信号后，便发出相应的指令，让“执行器”“运作”，使控制对象“怎么样”。 举例：农业灌溉水泵抽水系统 表述一：只要接通电源，电机接受到该信号后，带动水泵工作，水从水管里排出。只要关闭电源，电机停止工作，停止供水。 表述二：只要接通电源，电机就带动水泵工作，水从水管里排出。只要关闭电源，电机停止工作，停止供水。 水流量 输入量 到人热辐射 发出的信号） 门开或门关
Windows启动过程详解
Windows启动过程详解 我们每天都在和Windows打交道，很多人可能每天都要面对多次W indows的启动过程，可是您知道在Windows的启动过程背后，隐藏着什么秘密吗？在这一系列过程中都用到了哪些重要的系统文件？系统的启动分为几个步骤？在这些步骤中计算机中发生了什么事情？这些就是本文试图告诉您的。 本文的适用范围 随着技术的发展，我们能够见到的计算机硬件种类越来越多。以计算机上最重要的组件CPU来说，目前就有很多选择。当然，这里的选择并不是说AMD或者Intel这种产品品牌，而是指其内部的体系结构。目前常见的CPU体系结构主要基于复杂指令集（Complex I nstruction Set Computing，CISC）或者精简指令集（Reduced Ins truction Set Computing，RISC），我们常用的Intel的Pentium、C eleron系列以及AMD的Athlon、Sempron系列都是基于复杂指令集的，而这些基于复杂指令集的CPU还有32位和64位的寄存器数据带宽区别。关于这些指令集以及寄存器数据带宽之间的区别等内容比较繁杂，而且不是本文的重点，感兴趣的朋友可以自己在网上搜索相关内容。因为CPU种类的不同，在不同CPU的系统中运行的Wind ows的启动过程也有一些小的不同。本文将会以目前来说最普遍的，在x86架构的系统上安装的32位Windows XP Professional为例向
您介绍。 基本上，操作系统的引导过程是从计算机通电自检完成之后开始进行的，而这一过程又可以细分为预引导、引导、载入内核、初始化内核，以及登录这五个阶段。 在继续阅读之前，首先请注意图1，这是Windows XP的操作系统结构，其中包括了一些在后台工作的组件以及经常和我们打交道的程序。在了解Windows XP的启动过程之前，对系统结构有一个初步概念是很重要的。
控制系统的工作过程与方式
控制系统的工作过程与方式 教材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2） 文档内容：控制系统的工作过程与方式 章节：第四单元控制与设计第二节控制系统的工作过程与方式 课时：第1课时 作者：叶朝晖（海南省海南中学） 一、教学目标 1. 知识与技能目标 (1)通过灯的开关、投影幕升降、婴儿尿湿报警器等控制系统案例分析，归纳控制系统的基本特征； (2)通过对音乐贺卡和自动门等典型案例的分析，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和工作过程，了解开环控制的基本特征； 2. 过程与方法目标 (1)学会用方框图来归纳控制系统实例的基本特征，学会用方框图把复杂问题简单化； (2)借助老师搭建的支架，形成自己关于控制设计的创意，并学会用方框图表示自己的控制设计想法； (3)通过动手制作简单控制玩偶，亲自体验开环控制系统的组成和工作过程和原理。 3. 情感态度和价值观目标 (1) 通过魔术及控制系统的实物形成和保持学生了解控制系统、探究控制系统的兴趣与热情。 (2) 借助老师搭建的支架，形成自己关于控制设计的创意，从而体会创新的快乐，培养创新的精神。 二、教学重点 分析和理解开环控制系统的基本组成和工作过程分析，学会用方框图描述开环控制系统的工作过程，学会用方框图来表达设计想法 三、教学难点 理解开环控制系统的基本组成和工作过程，形成开环控制思想 四、教学方法 教授、任务驱动、小组合作。 五、设计思想 1. 教材分析 本节是“控制与设计”第二节“控制系统的工作过程与方式”第１课时的内容，其内容包括“控制系统”与“开环控制系统”，是学生在学习控制在生活和生产中的应用后，进一步深入学习与探讨有关控制系统的组成和工作过程，并为下一课时进一步学习“闭环控制系统的基本组成和工作过程”打下基础。为此，我对教学内容进行了如下的处理：首先理解什么是控制，再到归纳出控制系统的一般特征，接着分析开环控制的系统的基本组成和工作过程，最后对开环控制系统进行设计和制作，其内容是逐渐的深入和深化。其中画方框图作为一种分析问题的方法和手段贯穿这些内容中。对于画方框图，重点不在于教学生怎样画方框，而是要教学生怎样利用方框图来分析和理解控制系统，怎样利用方框图把复杂问题简单化，怎样用方框图来表达自己的设计想法。 2. 学情分析
多系统启动引导原理简介
多系统启动引导原理简介 多系统启动引导原理简介 大部分同学对多重系统引导原理的一知半解，我把我知道的简单介绍一下。 我先来介绍分区，从启动引导的角度讲，磁盘分区可以分为系统分区和引导分区。系统分区主要用于启动Windows系统，通常，系统分区总是C:\。而引导分区则是装有Windows操作系统的分区，即%SystemRoot%所在分区。 我们知道，主盘系统分区的第一个扇区中储存着系统的主引导记录，就是通常说的MBR区。它负责搜索磁盘上可启动的分区，然后把引导代码装入内存。对于DOS来说，MBR由Fdisk生成。主引导记录所在分区是系统分区，除此之外装有操作系统并能引导启动的分区是引导分区，引导分区的第一扇区储存着引导代码，用来引导本分区相应的操作系统。 下面我们来看下启动文件，Win98一般为： io.sys、msdos.sys、https://www.wendangku.net/doc/a98575516.html,、config.sys、autoexec.bat。五个。其中最重要的是头三个，是启动必需要的。 Win2000/XP的启动文件：ntldr、https://www.wendangku.net/doc/a98575516.html,、boot.ini、bootfont.bin、bootsect.dos、https://www.wendangku.net/doc/a98575516.html,、ntbootdd.sys等。其中ntldr和https://www.wendangku.net/doc/a98575516.html, 对于2000与XP共存的系统引导至关重要。 我简单介绍下各个文件的作用 ntldr,操作系统载入程序，位于系统分区根目录下。 boot.ini, 用于指定Windows的安装位置和磁盘属性。位于系统分区根目录下。bootfont.bin, 对非英文操作系统的启动菜单标题提供文字支持。不是必需的。bootsect.dos, 用于启动旧版操作系统所需要的引导扇区。 https://www.wendangku.net/doc/a98575516.html,, 用于检测计算机的硬件配置信息，并将这些信息返回给ntldr。ntbootdd.sys, 当ATA技术被禁用或磁盘控制器是SCSI类型或磁盘控制器不支持扩展INT 13调用时，提供驱动支持。而不用通过BIOS来直接访问。不是必需的。 在含有98或更旧版的多重启动上，问题就复杂点，要由OS Loaer来引导启动。先来认识下OS Loaer，它是Windows自带的多操作系统引导管理工具。注意OS Loaer存在于引导分区第一扇区而非MBR，就是在98或更旧版本系统所在分区。而常见的几种引导工具软件如BootMagic和System Commander则位于MBR区。现在我们假设硬盘里装有98、2000、XP三个系统，那么系统启动时首先由BIOS 把MBR装入内存，并把控制权交给MBR引导启动，计算机搜索MBR中的分区表，找出活动分区，如果在引导分区中有OS Loaer时，主引导记录加载OS Loaer，由OS Loaer读取boot.ini文件，并出现启动选择菜单，如果用户选择启动Win98，那么就装载Bootsect.dos这个文件。Bootsect.dos文件是Win98引导扇区的镜像，位于系统分区根目录下。如果多个操作系统中没有9X或更旧版本的话，则该文件不会存在。如果选Win2000/WinXP，那么就装载Ntldr和https://www.wendangku.net/doc/a98575516.html,，由Ntldr和Ntdetect引导启动Win2000/WinXP。（有必要说明一下，2000系统里的Ntldr和Ntdetect与XP里的Ntldr和Ntdetect是不同的，2000可由XP 的Ntldr和Ntdetect引导启动，反过来，2000里的Ntldr和Ntdetect却不能引导XP，这就是为什么在2000与XP共存的机里，重装了2000后不能引导XP 的原因。因为2000会用它的Ntldr和Ntdetect覆盖掉XP的） 呵呵我可能讲得有点啰嗦，不过大家看到这里也许明白我们在多系统环境下重装
电脑启动过程详解
电脑从按完开关加电开始直到进入到系统桌面的整个过程详解本文以Windows2000/xp和Windows Vista/7两个内核做讲解 电脑从加电到进桌面可以分为两大部分： 无论是Windows2000/XP还是Windows Vista/7，在硬件自检方面都是想同的，不同的是在系统加截。 硬件部分： 在讲解前，我们先来了解几个概念： BIOS：即“Basic Input/Output System”（基本输入输出系统），它是一组被“固化”在计算机主板上的一块 ROM 中直接关联硬件的程序，保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序，其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制，它包括系统 BIOS（主板 BIOS）．其它设备 BIOS（例如 IDE 控制器 BIOS、显卡 BIOS 等）其中系统 BIOS 占据了主导地位.计算机启动过程中各个 BIOS 的启动都是在它的控制下进行的。 CMOS：即“Complementary Metal-Oxide-Semiconductor”(互补金属氧化物半导体)，它本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。 内存地址：我们知道，内存空间的最基本单位是位，8 位视为一个字节，即我们常用的单位 B，内存中的每一个字节都占有一个地址（地址是为了让 CPU 识别这些空间，是按照 16 进制表示的），而最早的 8086 处理器只能识别 1MB（2 的 20 次方 B）的空间，这 1MB 内存中低端（即最后面）的 640KB 就被称为基本内存，而剩下的内存（所有的）则是扩展内存。这 640KB 的空间分别由显存和各 BIOS 所得。 我们来看一下硬件部分的流程图：
控制系统的工作过程及方式
控制系统的工作过程与方式 一、教学目标 1.通过案例分析，归纳控制系统的基本特征； 2.了解开环控制和闭环控制的特点； 3.分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程 4.学会用框图来归纳控制系统实例的基本特征，逐步形成理解和分析简单开环和闭环控制系统的一般方法 二、教学内容分析 本节是“控制与设计”第二节的内容，其内容包括“控制系统”、“开环控制系统与闭环控制系统的组成及其工作过程”是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后，进一步学习有关控制系统的组成、工作方式以及两种重要的控制系统：开环控制和闭环控制，并熟悉它们工作原理和作用。 生活中不乏简单控制系统的应用，人们对此往往象看待日出日落一类自然景色般的习以为常。本部分内容的学习，正是要引导学生，从技术的角度、用控制的思维看周围的存在，分析其道理，理解其基本的组成和工作过程。 本课教学内容，从学生生活经验出发，从实例分析入手，归纳出对控制系统的一般认识，以及根据控制系统方式分类的开环控制系统和闭环控制系统两类，并侧重对开环控制系统的工作过程、方框图、重要参数进行分析。本课要解决的重点是：开环控制系统的工作过程分析，用方框图描述开环控制系统的工作过程。 三、学习者分析 学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制的基本工作方式和工作机理还缺乏了解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。结合前面的应用案例分析，进一步分析案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的最近发展区。 四、教学策略： 1. 教法： 本章的教学结合具体的教学内容和目标我们采用“案例情景—机理分析—总结归纳－认识提升”的模式展开。在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中，通过丰富而贴近生活的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。让学生本着“回想—分析—联想—猜想”的思维过程，对教学内容进行步步展开，使学生亲历自主探索和思维升华的过程。 2. 学法： 鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式，特别是引导学生会学用系统框图来抽象概括控制系统、帮助分析和理解控制系统的组成及其工作过程的方法 五、教学资源准备 多媒体设备、相关图片资料、技术试验工具、材料等
操作系统原理与实践教程(第二版)第2章习题答案
第2章操作系统的界面 (1) 请说明系统生成和系统引导的过程。 解： 系统的生成过程：当裸机启动后，会运行一个特殊的程序来自动进行系统的生成（安装），生成系统之前需要先对硬件平台状况进行检查，或者从指定文件处读取硬件系统的配置信息，以便根据硬件选择合适的操作系统模块组，比较重要的信息通常有：CPU类型、内存大小、当前关联设备的类型和数量以及操作系统的重要功能选项和参数。按照这些信息的指示，系统生成程序就可以正确地生成所需的操作系统。 系统引导的过程：系统引导指的是将操作系统内核装入内存并启动系统的过程。主要包括初始引导、内核初始化、全系统初始化。初始引导工作由BIOS完成，主要完成上电自检，初始化基本输入输出设备，载入操作系统内核代码等工作。内核被载入内存后，引导程序将CPU控制权交给内核，内核将首先完成初始化功能，包括对硬件、电路逻辑等的初始化，以及对内核数据结构的初始化，如页表(段表)等。全系统初始化阶段要做的就是启动用户接口程序，对系统进行必要的初始化，使系统处于等待命令输入状态。 (2) 操作系统具有哪些接口？这些接口的作用是什么？ 解： 操作系统为用户提供的接口有图形接口、命令接口和程序接口几种形式。 操作系统包括三种类型的用户接口：命令接口（具体又可分为联机命令接口与脱机命令接口）、程序接口及图形化用户接口。其中，命令接口和图形化用户接口支持用户直接通过终端来使用计算机系统，而程序接口则提供给用户在编制程序时使用。 (3) 请说明操作系统具有的共性服务有哪些不同类别，这些类别分别用于完成什么功能？ 解：所有的操作系统都通过一些基本服务来帮助用户简单便捷地使用计算机各类资源，它们包括以下几个类别： 1.控制程序运行：系统通过服务将用户程序装入内存并运行该程序，并且要控制程序 在规定时间内结束。 2.进行I/O操作：用户是不能直接控制设备的，只能通过操作系统与外部设备进行交 互，由系统调用将结果显示在屏幕上或交给用户。 3.操作文件系统：为了保证实现“按名存取”，文件系统应该为用户提供根据文件名 来创建、访问、修改、删除文件的方法，以确保文件数据的安全可靠以及正确存取。 4.实现通信：操作系统需要提供多个程序之间进行通讯的机制，来控制程序的执行顺 序。 5.错误处理：操作系统通过错误处理机制，以便及时发现错误并采取正确的处理步骤， 避免损害系统的正确性和统一性。 (4) 系统调用的用途是什么？ 解： 通常，在操作系统内核设置有一组用于实现各种系统功能的子程序(过程)，并将它们提供给用户程序调用。每当用户在程序中需要操作系统提供某种服务时，便可利用一条系统调用命令，去调用所需的系统过程。这即所谓的系统调用。系统调用的主要类型包括： 1.进程控制类，主要用于进程的创建和终止、对子进程结束的等待、进程映像的替换、 进程数据段大小的改变以及关于进程标识符或指定进程属性的获得等； 2.文件操纵类，主要用于文件的创建、打开、关闭、读/写及文件读写指针的移动和
嵌入式操作系统启动流程
1 什么是BSP: 1. 在通电后, 初始化硬件( bootrom ) 2. 支持VxWorks和硬件驱动通信(Image的底层驱动) 3. 本质上是硬件驱动、初始化的合集； 2 研究BSP内容： 1. 系统image的生成和image的种类 2. image的download 下载过程 3. 系统的启动顺序和过程 4. 调试环境的配置及远端调试的方式和方法 5. 相应BSP设置文件的修改(网络,串口..) 6. BSP各文件的组成和作用. 7. 要对系统底层驱动清楚,也就是对CPU及相关的硬件有所了解?主要是32微处理 器(上电启动过程，download image的方式方法，读写ROM地址空间分 配,MMU寄存器,中断定义,..).参照硬件资料,多读一些源码会有所帮助. 3 BSP主要文件目录的组成及主要文件的作用： 3.1 目录target/config/All： 这个目录下的文件是所有BSP文件共享的，不是特别需要不要更改里面的任何文件. configAll.h： 缺省定义了所有VxWorks的设置.如果不用缺省的设置,可在BSP目录下的config.h文件中用 #define或#口门def方式来更改设置. bootInit.c： 在romlnit.s 后,完成Boot ROM的第二步初始化.程序从romlnit.s 中的romlnit() 跳到这个文件中的romStart().来执行必要的解压和ROM image的放置. bootConfig.c: 完成Boot ROM image的初始化和控制. usrConfig.c： VxWorks image 的初始化代码. 3.2 目录target/config/comps/src： 涉及系统核心的components, 主要由target/config/All 中usrConfig.c 中函数调用 3.3 目录target/config/bspname： 包含系统或硬件相关的BSP文件.
嵌入式操作系统启动流程
1什么是BSP: 1.在通电后,初始化硬件（bootrom） 2.支持VxWorks和硬件驱动通信（Image的底层驱动） 3.本质上是硬件驱动、初始化的合集； 2研究BSP内容: 1.系统image的生成和image的种类 2.image的download下载过程 3.系统的启动顺序和过程 4.调试环境的配置及远端调试的方式和方法 5.相应BSP设置文件的修改(网络,串口..) 6.BSP各文件的组成和作用. 7.要对系统底层驱动清楚,也就是对CPU及相关的硬件有所了解.主 要是32微处理器(上电启动过程, download image的方式方法,读 写ROM,地址空间分配,MMU,寄存器,中断定义,..).参照硬件资料, 多读一些源码会有所帮助. 3BSP主要文件目录的组成及主要文件的作用: 3.1目录target/config/All: 这个目录下的文件是所有BSP文件共享的,不是特别需要不要更改里面的任何文件.
configAll.h: 缺省定义了所有VxWorks的设置.如果不用缺省的设置,可在BSP目录下的config.h文件中用#define或#undef方式来更改设置. bootInit.c: 在romInit.s后,完成Boot ROM的第二步初始化.程序从romInit.s中的romInit()跳到这个文件中的romStart().来执行必要的解压和ROM image的放置. bootConfig.c:完成Boot ROM image的初始化和控制. usrConfig.c: VxWorks image的初始化代码. 3.2目录target/config/comps/src: 涉及系统核心的components,主要由target/config/All中usrConfig.c中函数调用 3.3目录target/config/bspname: 包含系统或硬件相关的BSP文件. Makefile 一些命令行控制images的生成,参见BSP设置部分及生成下载 README BSP发布纪录,版本,总的文档 config.h 包括所有涉及CPU主板的设置及定义(includes,definations),参见BSP设置文件及生成下载 configNet.h 网络驱动的主要设置文件,主要对END驱动设置. romInit.s 汇编语言文件,是VxWorks Boot ROM和ROM based image的入口,参见系统启动部分
开环控制系统的工作过程和方式[一]
4.2 .1 《开环控制系统的工作过程与方式》教学设计 【整体设计说明】 （一）本节在单元中的地位 本课教学内容为苏教版《技术与设计2》第四单元“控制与设计”的第二节“控制系统的工作过程与方式”的第1课时。从总体上看，“控制与设计”这个单元按照控制的手段——控制系统——控制系统的设计这样的思路来组织教材内容。上节课让学生对控制手段和控制应用有所了解，下节课要让学生进一步学习闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程，因此，本课教学非常关键，是承上启下的核心内容。 （二）学生学情分析 学生对“控制”一词并不陌生，经常提到控制温度、控制时间、控制音量、控制亮度、控制电流等。在生活、学习中，学生对控制形成了或多或少的感性认识，这些认识仅限于表面现象，对控制系统的组成和工作过程并没有进行过深入思考和研究。但学生毕竟也经常进行控制操作，对控制有一些体会，在物理等学科中学习了电子、传感器基础知识，具有观察和使用简单控制系统的生活体验，这些知识和经验在教学中为学生寻找教材以外的案例提供了条件，为学生配合教师教学提供了可能。 （三）本节整体教学思路 开环控制系统的基本组成与工作过程对后面的闭环控制和控制方案的设计至关重要，所以这节的教学一定要落实到位，使学生真正吃透和理解。要达到这样的效果，教师必须引导学生对典型实例详细分析，使学生对实例中的控制过程和原理有一个清晰的认识，然后再引导学生从中抽取出控制系统的基本组成：传感器、控制器、执行器、被控对象，各个组成部分的功能和作用学生自然也明白了。 对于控制系统的基本组成的作用，学生一般不难理解，但对于它们的工作原理，学生可能会存在许多问题，也极有可能在课堂教学中提出这些疑问。对于疑问的学生，教师要给予表扬和鼓励，这是学生技术素养提高的一个具体表现，培养学生的质疑的教学的一个重要方面。教师要不失时机地进行正确引导，同时在备课过程中应注意相关内容的学习和准备。 在“技术与设计1”中曾提出“技术是综合知识的结晶”。笔者认为在本节内容的教学中可以予以回溯，因为作为控制系统的基本组成涉及的学科比较多，单就传感器来讲，就可能涉及光、声音、射线、压力、温度、化学成分等，回扣这一内容一是可以加深学生对“技术需要综合知识”的进一步理解，二是可以激发学生学习其他学科知识的积极性，强化通用技术课程和其他领域课程的联系。 本节课教学应当避免“纸上谈兵”。教师可以利用学校现有的实验器材、教学设施资源，或通过自制或改制教具，尽量创造条件，利用实物展开教学。比如：声控自动门、游泳池注水系统等。利用这些必能起到事半功倍的效果。
操作系统的启动流程
1、预引导(Pre-Boot)阶段 2、引导阶段 3、加载内核阶段 4、初始化内核阶段 5、登陆 每个启动阶段的详细介绍 一、预引导阶段在按下计算机电源使计算机启动， 并且在Windows XP操作系统启动之前这段时间， 我们称之为预引导（Pre-Boot）阶段， 在这个阶段里，计算机首先运行Power On Self Test（POST）， POST检测系统的总内存以及其他硬件设备的现状。 如果计算机系统的BIOS(基础输入/输出系统)是即插即用的， 那么计算机硬件设备将经过检验以及完成配置。 计算机的基础输入/输出系统（BIOS）定位计算机的引导设备， 然后MBR(Master Boot Record)被加载并运行。 在预引导阶段，计算机要加载Windows XP的NTLDR文件。 二、引导阶段 Windows XP Professional引导阶段包含4个小的阶段。 首先，计算机要经过初始引导加载器阶段（Initial Boot Loader）， 在这个阶段里，NTLDR将计算机微处理器从实模式转换为32位平面内存模式。 在实模式中，系统为MS-DOS保留640kb内存，其余内存视为扩展内存， 而在32位平面内存模式中，系统（Windows XP Professional）视所有内存为可用内存。 接着，NTLDR启动内建的mini-file system drivers， 通过这个步骤，使NTLDR可以识别每一个用NTFS或者FAT文件系统格式化的分区， 以便发现以及加载Windows XP Professional， 到这里，初始引导加载器阶段就结束了。 接着系统来到了操作系统选择阶段， 如果计算机安装了不止一个操作系统（也就是多系统）， 而且正确设置了boot.ini使系统提供操作系统选择的条件下， 计算机显示器会显示一个操作系统选单， 这是NTLDR读取boot.ini的结果。 三、加载内核阶段在加载内核阶段，ntldr加载称为Windows XP内核的ntokrnl.exe。 系统加载了Windows XP内核但是没有将它初始化。 接着ntldr加载硬件抽象层（HAL，hal.dll），然后， 系统继续加载HKEY_LOCAL_MACHINE\system键， NTLDR读取select键来决定哪一个Control Set将被加载。 控制集中包含设备的驱动程序以及需要加载的服务。 NTLDR加载HKEY_LOCAL_MACHINE\system\service\...下start键值为0的最底层设备驱动。当作为Control Set的镜像的Current Control Set被加载时， ntldr传递控制给内核，初始化内核阶段就开始了。 四、初始化内核阶段在初始化内核阶段开始的时候， 彩色的Windows XP的logo以及进度条显示在屏幕中央， 在这个阶段，系统完成了启动的4项任务： 内核使用在硬件检测时收集到的数据来创建了HKEY_LOCAL_MACHINE\HARDWARE键。 内核通过引用HKEY_LOCAL_MACHINE\system\Current的默认值复制Control Set来创建了