【实验一】计算机是怎么工作的

作者：SA****6450  丁海蛟

一、实验任务：

        使用Example的c代码分别生成.cpp,.s,.o和ELF可执行文件，并加载运行，分析.s汇编代码在CPU上的执行过程。

二、实验要求：

        通过实验解释单任务计算机是怎样工作的，并在此基础上讨论分析多任务计算机是怎样工作的。

三、实验环境：

        vmware9.0   ubuntu10.04

四、实验步骤：

        1、在vmware9.0环境下的虚拟机ubuntu10.04中打开terminal，启动gedit编辑实验代码example.c。如图一所示。

图一

        2、分别使用命令

                –gcc –E –o example.cpp example.c

                –gcc –x cpp-output –S –o example.s example.cpp

                –gcc –x assembler –c example.s -o example.o

                –gcc –o example example.o

           生成.cpp,.s,.o和ELF可执行文件。如图二所示。

图二

        3、使用objdump -S example命令，来查看程序的汇编过程，找到main() 、f()和g()函数段，如图三所示。

图三

五、实验分析

        1、程序从main函数开始执行，首先将%ebp压入栈中，然后重新建立新栈，这个过程就是现场保护。再将8保存到ebp所对应的存储单元中，然后调用函数f()，再次进行现场保护，然后将ebp所对应的存储单元中存储的8保存到寄存器eax中，然后调用函数g()。再次进行现场保护后，进行3+8的计算，然后释放内存，返回到f()函数，执行f()函数中调用语句后面的一句，即leave，释放内存，然后返回到main()函数函数中调用语句后面的一句leave，然后返回，结束。

        2、以上是单任务计算机的执行过程，按任务的要求，一条指令接着一条指令一路执行下去。但是对于多任务的计算机，采用时间轮片机制将时间分成固定的段，每段分配给不同的任务，所以每个任务的执行都不是完全连续的。但由于每段时间很短，不同任务之间切换的非常快，看起来不同任务是同时执行的。因为任务在不断的切换，当一个任务的时间段结束时，需要对该任务的现在状态进行现场保护，即对一些中间结果，下一条指令的地址等进行保存，当再次轮到该任务执行时，将刚刚保存的现场进行恢复，继续上次没有完成的工作。为了更加有效的执行任务，还采用了优先级和中断的机制，将不同的任务配置不同的优先级，对于那些优先执行或者需要紧急执行的任务，分配更高的优先级，当有更高优先级的任务出现时，发出中断，然后响应该中断，执行更加紧急的任务。通过时间轮片的机制，实现了多任务的过程。通过优先级和中断的机制，实现了效率优先，兼顾公平。