Universidad de Costa Rica Escuela de Ciencias de la Computación e Informática Proyecto programado de NachOS para programas de usuario
ci0122 / Proyectos / Proyecto 2 /

Modalidad: individual

Objetivos

• Entender el procedimiento para cargar un programa de usuario de NachOS a la memoria
• Cambiar el sistema de memoria de NachOS para permitir que varios procesos o hilos puedan correr
• Construir elementos para realizar la administración de memoria
• Entender la estructura interna de los programas de usuario, en especial el encabezado: Header, Text, InitData
• Entender como los programas de usuario son leidos del disco
• Entender las estructuras de datos necesarias para la administración de procesos
• Representación interna de un hilo, clase Thread
• Representación interna de la memoria de un hilo de usuario, clase AddrSpace
• Mapeo de memoria lógica a memoria física, PageTable
• Completar los llamados al sistema relacionados con la ejecución de hilos o procesos: SC_Halt, SC_Fork, SC_Yield, SC_Exec, SC_Join, SC_Exit
• Completar los llamados al sistema relacionados con archivos: SC_Read, SC_Write, SC_Close, SC_Create
• Entender la administración de recursos por medio de una tabla (tabla de recursos abiertos)
• Completar los elementos de sincronización de hilos
• Completar la funcionalidad de los sockets: SC_Socket, SC_Connect

Procedimiento

• Un programa de usuario se ejecuta cuando se inicia NachOS con la opción "-x ../test/halt"
• Este programa debe ser leido del disco, colocado en la memoria de MIPS y crear el hilo de kernel correspondiente para ejecutarlo
• Modificar la clases "AddrSpace" en los archivos "addrspace.h" y "addrspace.cc"
• Vamos a dividir la memoria de NachOS en 32 marcos de 128 bytes cada una (ambas constantes) y colocar las estructuras de datos necesarias para realizar la administración de memoria
• Revisar la declaración de la memoria de la máquina MIPS emulado por NachOS (machine/machine.h)
• Investigar como NachOS carga los programas a memoria originalmente
• • Para ello hay que revisar los archivos "addrspace.h" y "addrspace.cc" en el directorio "userprog"
  • El constructor actual es el encargado de tomar el programa de usuario del disco y cargarlo en la memoria física
  • Comprender como se determina el tamaño del programa de usuario y la cantidad de páginas a utilizar
  • ¿Cuántas páginas se le da a la pila del proceso?
  • Entender qué es una tabla de páginas y su uso dentro de NachOS
  • Comprender el mapeo que se hace originalmente entre las páginas lógicas y las físicas
  • Revisar el funcionamiento de los bits de protección de la tabla de páginas
• Crear las estructuras necesarias para manipular la memoria de MIPS con paginación
• Debe tener una estructura para determinar cuáles páginas de la memoria están libre/ocupadas (BitMap)
• Definir una nueva manera de entregar las páginas al programa de usuario utilizando paginación, diferente de la manera secuencial
• Comprobar que el programa de usuario puede ser cargado en distintas páginas de memoria, colocando algunas de las páginas de memoria como ocupadas antes de la ejecución
• Construir un programa de usuario que demuestre que sus cambios son funcionales, en el directorio "test"
• Tareas que debe completar en este proyecto
• La carga de procesos en páginas a partir del archivo ejecutable (addrspace.h y addrspace.cc)
• La administración de memoria para que el programa de usuario solo ocupe las páginas necesarias
• Buscar una página de memoria libre
• Asignar esa página al programa del usuario y marcarla como ocupada
• Agregar esta información a la tabla de páginas del proceso
• Completar al menos los siguientes llamdos al sistema
• Procesos e hilos: SC_Halt, SC_Exit, SC_Fork, SC_Yield, SC_Exec, SC_Join
• Archivos: SC_Read, SC_Write, SC_Close, SC_Create
• Socket: SC_Connect, SC_Socket

• Distribución de puntos del proyecto

• Cambios realizados a AddrSpace (20%)
• Cambios al constructor, administración de los marcos de memoria (3%)
• Creación del BitMap como instancia de la clase Machine (5%)
• Carga de páginas desde el archivo ejecutable (10%)
• Lograr que el programa de usuario "halt" corra (2%)
• Llamados al sistema (10 en total) (55%)
• Create (1%)
• Open (2%)
• Read (5%)
• Write (5%)
• Close (1%)
• Exec (10%)
• Join (5%)
• Exit (15%)
• Fork (10%)
• Yield (1%)
• Corrida de programas (25%)
• El programa "shell" debe correr (5%)
• El programa "todos" debe correr (10%)
• "todos" internamente ejecuta "copy" que requiere la existencia de un archivo "nachos.1", recomendamos crearlo con cp nachos nachos.1
• Pueden correr el programa de usuario "copy" independientemente para comprobar que funciona correctamente
• Debe crear un archivo "nachos.2" idéntico a "nachos.1"
• Pueden comprobar que se trata del mismo archivo, intentando correrlo
• chmod u+x nachos.2
• ./nachos.2 -x ../test/shell debe funcionar
• El programa de usuario "todos" deben correr dentro del programa de usuario "shell" (10%)
• Fin