(完整word版)西安邮电大学Linux复习汇总

第一章概述1、什么是POSIX标准，为什么现代造作系统的设计必须遵循POSIX标准？答：POSIX表示可移植操作系统接口（Portable Operating System Interface）。

POSIX是在Unix标准化过程中出现的产物。

POSIX 1003.1标准定义了一个最小的Unix 操作系统接口。

任何操作系统只有符合这一标准，才有可能运行Unix程序。

2、什么是GNU？Linux与GNU有什么关系？答：GNU是GNU Is Not Unix的递归缩写，是自由软件基金会的一个项目。

GNU项目产品包括emacs编辑器、著名的GNU C和Gcc编译器等，这些软件叫做GNU软件。

GNU软件和派生工作均适用GNU通用公共许可证，即GPL（General Public License）。

Linux的开发使用了众多的GUN工具。

3、Linux系统由哪些部分组成？Linux内核处于什么位置？答：(1)符合POSIX标准的操作系统内核、Shell和外围工具。

(2)C语言编译器和其他开发工具及函数库。

(3)X Window窗口系统。

(4)各种应用软件，包括字处理软件、图象处理软件等。

Linux内核是所有Linux 发布版本的核心。

第二章内存寻址1、在80x86的寄存器中，哪些寄存器供一般用户使用？哪些寄存器只能被操作系统使用？答：通用寄存器EAX,EBX,ECX,EDX，EBP(基址指针)，ESP(堆栈指针),ESI(扩展源指针),EDI(扩展目的指针)，还有EFLAGS(标志寄存器).专供操作系统使用的寄存器：IDTR中断描述符寄存器，GDTR全局描述符表寄存器，LDTR局部描述符表寄存器，TaskRegisters任务寄存器，DebugRegister调试寄存器，ControlRegister控制寄存器，Model-SpecificRegisters模型专用寄存器。

3、请用C语言描述段描述符表。

答：#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define BASE_H 0xff00#define BASE_M 0x00ff#define BASE_L 0xffff#define LIMIT_H 0x000f#define LIMIT_L 0xffff#define GRANULARITY 0x0080#define SEGMENT_P 0x8000#define SYSTEM_TYPE 0x1000#define DPL 0x6000#define TYPE_E 0x0800#define TYPE_ED_C 0x0400#define TYPE_RW 0x0200#define TYPE_A 0x0100struct {unsigned char base_high;unsigned char g : 1;unsigned char other : 3;unsigned char limit_high : 4;unsigned char P : 1;unsigned char dpl : 2;unsigned char S : 1;unsigned char E : 1;unsigned char ED_C : 1;unsigned char RW : 1;unsigned char A : 1;unsigned char base_middle;unsigned short base_low;unsigned short limit_low;} gdt_t;int main(int argc, char *argv[]){// int gdt[4] = {0x0fff, 0x0000, 0x9a00, 0x00c0} ; // 0x08// int gdt[4] = {0x7fff, 0x0000, 0x9a01, 0x00c0} ; // 0x10// int gdt[4] = {0x0002, 0x8000, 0x920b, 0x00c0} ; // display memory// int gdt[4] = {0xffff, 0xffff, 0xffff, 0xffff} ; // testint gdt[4] = {0x03ff, 0x0000, 0xf201, 0x00c0} ; // ldt0unsigned int base, limit;unsigned int granularity;unsigned int present, dpl, system_type, segment_type;unsigned int type_e, type_ed_c, type_rw, type_a; base = (gdt[3] & BASE_H) << 16;base += (gdt[2] & BASE_M) << 16;base += gdt[1] & BASE_L << 0;limit = (gdt[0] & LIMIT_L) << 0;limit += (gdt[3] & LIMIT_H) << 16;granularity = (gdt[3] & GRANULARITY) >> 7; present = (gdt[2] & SEGMENT_P) >> 15;dpl = (gdt[2] & DPL) >> 13;system_type = (gdt[2] & SYSTEM_TYPE) >> 12; type_e = (gdt[2] & TYPE_E) >> 11;type_ed_c = (gdt[2] & TYPE_ED_C) >> 10;type_rw = (gdt[2] & TYPE_RW) >> 9;type_a = (gdt[2] & TYPE_A) >> 8;printf("base\t\t0x%x\t%d\n", base, base);printf("limit\t\t0x%x\t%d\n", limit, limit);printf("\n"); printf("G\t\t%d\t(0=bype, 1=4KB)\n",granularity);printf("\n");printf("P\t\t%d\n", present);printf("DPL\t\t%d\n", dpl);printf("S\t\t%d\t(0=system, 1=code or data)\n",system_type);printf("TYPE_E\t\t%x\n", type_e);printf("TYPE_ED_C\t%x\n", type_ed_c);printf("TYPE_RW\t\t%x\n", type_rw);printf("TYPE_A\t\t%x\n", type_a);printf("\n");printf("E=0, data segment\n");printf("ED=0, data segment\n");printf("ED=1, stack segment\n");printf("W=0, not writable\n");printf("W=1, writable\n");printf("\n");printf("E=1, code segment\n");printf("C=0, ingore privilege\n");printf("C=1, use privilege\n");printf("R=0, not readable\n");printf("R=1, readable\n");return EXIT_SUCCESS;}4、Linux是如何利用段机制又巧妙的绕过段机制的？在内核代码中如何表示各种段，查找最新源代码并进行阅读和分析。

答：IA32规定段机制是不可禁止的，因此不可能绕过它直接给出线性地址空间的地址。

万般无奈之下，Linux的设计人员干脆让段的基地址为0，而段的界限为4GB，这时任意给出一个偏移量，则等式为“0+偏移量=线性地址”，也就是说“偏移量＝线性地址”。

另外由于段机制规定“偏移量< 4GB”，所以偏移量的范围为0H～FFFFFFFFH，这恰好是线性地址空间范围，也就是说虚拟地址直接映射到了线性地址，我们以后所提到的虚拟地址和线性地址指的也就是同一地址。

看来，Linux在没有回避段机制的情况下巧妙地把段机制给绕过去了。

另外，由于IA32段机制还规定，必须为代码段和数据段创建不同的段，所以Linux必须为代码段和数据段分别创建一个基地址为0，段界限为4GB的段描述符。

不仅如此，由于Linux内核运行在特权级0，而用户程序运行在特权级别3，根据IA32的段保护机制规定，特权级3的程序是无法访问特权级为0的段的，所以Linux必须为内核和用户程序分别创建其代码段和数据段。

这就意味着Linux必须创建4个段描述符——特权级0的代码段和数据段，特权级3的代码段和数据段。

5、为什么在设计两级页表的线性地址结构时，给页目录和页表各分配10位？如果不是这样，举例说明会产生什么样的结果？答：所谓两级页表就是对页表再进行分页。

第一级称为页目录，其中存放的是关于页表的信息。

4MB的页表再次分页（4MB／4K）可以分为1K个页，同样对每个页的描述需要4个字节，于是可以算出页目录最多占用4KB个字节，正好是一个页，其示意图如2.9所示。

页目录共有1K个表项，于是，线性地址的最高10位(即22位~ 31位)用来产生第一级的索引。

两级表结构的第二级称为页表，每个页表也刚好存放在一个4K字节的页中，包含1K个字节的表项。

第二级页表由线性地址的中间10位(即21位~ 12位)进行索引，最低12位表示页内偏量。

举例：如果页目录占用31~24位，页表项占用23~12位，偏移地址占11~0位，则有2^8个页表项，一个页面有2^12（4k）个表项，每个表项大小为4字节，2^12的范围为4页面，而不是以一个页面为准。