Ecosyste.ms: Awesome
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https://github.com/doubleZ0108/cherryOS
Personal Operating System | Tongji Univ. SSE Course Project
https://github.com/doubleZ0108/cherryOS
bochs linux operating-systems-project tongji-university
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Personal Operating System | Tongji Univ. SSE Course Project
- Host: GitHub
- URL: https://github.com/doubleZ0108/cherryOS
- Owner: doubleZ0108
- Created: 2019-08-27T09:22:23.000Z (almost 5 years ago)
- Default Branch: master
- Last Pushed: 2020-09-19T12:36:25.000Z (almost 4 years ago)
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- Topics: bochs, linux, operating-systems-project, tongji-university
- Language: C
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- Size: 12.7 MB
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- awesome-tjsse-project - doubleZ0108/cherryOS
README
# CherryOS——操作系统课程设计文档
* [1. 项目概述](#1-项目概述)
* [1.1 项目简介](#11-项目简介)
* [1.2 项目配置](#12-项目配置)
* [1.3 项目分工](#13-项目分工)
* [2. 如何运行项目](#2-如何运行项目)
* [2.1 安装Bochs](#21-安装bochs)
* [2.2 安装NASM](#22-安装nasm)
* [2.3 修改工作路径](#23-修改工作路径)
* [2.4 运行cherryOS](#24-运行cherryos)
* [3. 操作说明](#3-操作说明)
* [3.1 开机动画](#31-开机动画)
* [3.2 主界面](#32-主界面)
* [3.3 帮助界面：](#33-帮助界面)
* [无该指令](#无该指令)
* [man help](#man-help)
* [man clear](#man-clear)
* [man man](#man-man)
* [man math](#man-math)
* [man cal](#man-cal)
* [man process](#man-process)
* [man file](#man-file)
* [3.4 系统级应用—进程管理](#34-系统级应用进程管理)
* [主页](#主页)
* [ps](#ps)
* [kill [id]](#kill-id)
* [不可结束：](#不可结束)
* [id非法：](#id非法)
* [成功执行：](#成功执行)
* [restart [id]](#restart-id)
* [成功执行：](#成功执行-1)
* [正在运行：](#正在运行)
* [id非法：](#id非法-1)
* [3.5 系统级应用—文件管理](#35-系统级应用文件管理)
* [主页](#主页-1)
* [创建文本文件](#创建文本文件)
* [创建文件夹](#创建文件夹)
* [显示本目录级别的文件目录](#显示本目录级别的文件目录)
* [打开文件夹](#打开文件夹)
* [回退上一级文件](#回退上一级文件)
* [打开文本文件](#打开文本文件)
* [查看和退出（上图） 编辑和保存（下图）](#查看和退出上图编辑和保存下图)
* [删除文件](#删除文件)
* [文件保存](#文件保存)
* [3.6 用户级应用**—计算器**](#36-用户级应用计算器)
* [计算表达式的值 math [expression]](#计算表达式的值-math-expression)
* [对表达式进行美化 math -beauty [expression]](#对表达式进行美化-math--beauty-expression)
* [将中缀表达式转换为后缀表达式 math -rev [expression]](#将中缀表达式转换为后缀表达式-math--rev-expression)
* [表达式中含有非法字符](#表达式中含有非法字符)
* [表达式括号不匹配](#表达式括号不匹配)
* [3.7 用户级应用—日历](#37-用户级应用日历)
* [显示某月月历](#显示某月月历)
* [计算某一天是周几](#计算某一天是周几)
* [计算某一天是该年的第几天](#计算某一天是该年的第几天)
* [年份检测](#年份检测)
* [月份检测](#月份检测)
* [日期检测](#日期检测)
* [平年二月份检测](#平年二月份检测)
* [闰年二月份检测](#闰年二月份检测)
* [3.8 用户级应用—2048](#38-用户级应用2048)
* [3.9 用户级应用—推箱子](#39-用户级应用推箱子)
* [3.10 用户级应用—井字棋](#310-用户级应用井字棋)
* [3.11 用户级应用—五子棋](#311-用户级应用五子棋)
* [3.12 用户级应用—扫雷](#312-用户级应用扫雷)
* [4. 功能实现](#4-功能实现)
* [4.1 用户级应用—日历](#41-用户级应用日历)
* [4.2 用户级应用—计算器](#42-用户级应用计算器)
* [4.3 用户级应用—2048](#43-用户级应用2048)
* [4.4 用户级应用—扫雷](#44-用户级应用扫雷)
* [4.5 用户级应用—井字棋](#45-用户级应用井字棋)
* [4.6 用户级应用—五子棋](#46-用户级应用五子棋)
* [4.7 用户级应用—推箱子](#47-用户级应用推箱子)
* [4.8 系统级应用—进程管理](#48-系统级应用进程管理)
* [4.9 系统级应用—文件管理](#49-系统级应用文件管理)
-----
## **1.** 项目概述
### **1.1** 项目简介
本项目以 Oranges’操作系统作为基本框架，完成了 3 个系统级应用: 多功能控制台、进程管理和文件管理。同时，还实现了 7 个用户级应用，包括计算器，日历和 5 个小游戏（2048，推箱子，井字棋，五子棋，扫雷）。系统将根据输入的命令进行不同的操作。
额外的，项目还有许多附加的小功能，例如开机动画（逐帧动画），清屏等。
### **1.2** 项目配置
编写语言：汇编语言，C语言
开发环境：Linux系统下的Bochs 2.6.9
运行环境：windows上的VMWare
### **1.3** 项目分工
张喆：框架搭建、文件管理、计算器、日历
卜滴：推箱子、井字棋、五子棋、扫雷
刘一默：进程管理、日历、2048、五子棋
## 2. 如何运行项目
### 2.1 安装Bochs
- 安装插件
```bash
sudo apt-get install build-essential
sudo apt-get install xorg-dev
sudo apt-get install bison
sudo apt-get install libgtk2.0-dev
```
- 安装Bochs
- 下载`bochs-2.x.x.tar.gz`包
- 进入到`bochs-2.x.x.tar.gz`的上级目录
```bash
tar -axvf bochs-2.x.x.tar.gz
cd bochs-2.x.x.tar.gz
./configure --enable-debugger --enable-disasm
```
- 打开Makefile, 找到92行左右的LIBS=..., 在行尾添加-lpthread
```bash
make
sudo make install
```
### 2.2 安装NASM
- 下载`nasm-x.x.x.tar.gz`包
- 进入到`nasm-x.x.x.tar.gz`的上级目录
```bash
cd nasm-x.x.x.tar.gz
./configure
make
sudo make install
```
### 2.3 修改工作路径
- 进入到cherryOS目录中
- 修改`bochsrc`, 将如下三个路径更换为自己的工作路径
### 2.4 运行cherryOS
- 在`cherryOS/`中打开命令行
- 输入 `bochs` -> 6 -> c
- ***这里放张系统主界面的截屏***
## 3. 操作说明
打开终端，输入 bochs、回车、’c’ 进入调试模式。
### 3.1 开机动画
### 3.2 主界面
菜单显示系统提供的所有功能编号及概要。输入各命令或其编号，进入相应功能界面。
若想要回到主界面（help界面），在命令行中输入“help”按下回车即可。
### 3.3 帮助界面：
在命令行中输入 man -XXX 即可进入相关的帮助界面，系统会对指令的功能进行具体的介绍。
#### 无该指令
#### man help
#### man clear
#### man man
#### man math
#### man cal
#### man process
#### man file
### 3.4 系统级应用—进程管理
在命令行中输入 process 即可进入进程管理。
#### 主页
进程管理欢迎界面，并显示进程管理支持的所有指令以及它们的功能。
#### ps
输入 ps ，展示该系统当前所有进程的ID，进程名称，优先级以及是否正在运行。
#### kill [id]
输入 kill [id]，即可结束目标进程。若目标进程不存在，id 非法或不可结束将弹出反馈信息。
##### 不可结束：
##### id非法：
##### 成功执行：
#### restart [id]
输入 restart [id]，即可启动未运行进程。若目标进程不存在，id 非法或目标进程已在运行，则弹出反馈信息。输入quit，即可退出进程管理系统。
##### 成功执行：
##### 正在运行：
##### id非法：
### 3.5 系统级应用—文件管理
TestB：文件系统
该文件系统模拟linux的部分简单的文件操作，并设置初始用户为home。
该文件系统中文件保存在名为 ss 的“虚拟文件”里，该文件刻在 80.img 的“硬盘”里，所以可以进行长期的保存。
#### 主页
#### 创建文本文件
输入 touch XXX 创建文件
#### 创建文件夹
输入 mkdir XXX 创建
#### 显示本目录级别的文件目录
后缀为 txt 代表文本文件，fd 代表文件夹类型文件。
#### 打开文件夹
输入 cd XXX 打开文件夹，进入下一级文件。
#### 回退上一级文件
输入 cd ..
#### 打开文本文件
可以进行三种操作：查看、编辑文本文件以及退出保存。
##### 查看和退出（上图） 编辑和保存（下图）
#### 删除文件
rm XXX 删除文件
#### 文件保存
输入 sv 保存内容，将更新过的文件信息保存进文件系统。
### 3.6 用户级应用**—计算器**
#### 计算表达式的值 math [expression]
#### 对表达式进行美化 math -beauty [expression]
#### 将中缀表达式转换为后缀表达式 math -rev [expression]
#### 表达式中含有非法字符
#### 表达式括号不匹配
### 3.7 用户级应用—日历
本项目实现了日历功能，能够进行经典的日历操作，并对不符的输入进行检测与提示。
#### 显示某月月历
#### 计算某一天是周几
#### 计算某一天是该年的第几天
#### 年份检测
#### 月份检测
#### 日期检测
#### 平年二月份检测
#### 闰年二月份检测
### 3.8 用户级应用—2048
本项目实现了经典的2048小游戏，通过 wsad 进行上下左右移动的操作，并给出实时分数，并可通过 q 退出（quit）。
初始界面
退出
### 3.9 用户级应用—推箱子
本项目实现了经典的推箱子游戏功能。
初始界面
游戏界面
### 3.10 用户级应用—井字棋
本项目实现了经典的井字棋小游戏，支持人机对战，实现了系统AI。
初始界面
游戏界面
### 3.11 用户级应用—五子棋
本项目实现了经典的五子棋游戏功能。
初始界面
游戏界面
### 3.12 用户级应用—扫雷
本项目实现了经典的扫雷游戏功能。
初始界面
游戏界面
## 4. 功能实现
### 4.1 用户级应用—日历
主要函数
| 函数名称 | 返回值类型 | 函数参数 | 作用 |
| ------------- | ---------- | ---------------------------- | -------------------------- |
| Isleap | int | Int year | 判断概念是否为闰年 |
| Total_dat | int | Int year, int month, int day | 计算改日期是该年的第多少天 |
| Weekday | int | Int year, int month, int day | 判断该日期是周几 |
| display_month | void | Int year, int month | 显示该月日历 |
代码展示
```c
/*****************************************************************************
* calendar
*****************************************************************************/
int Isleap(int year);
/*判断输入年份二月份的天数
返回值:month的天数*/
int Max_day(int year, int month);
/*计算输入的日期是这一年的多少天*/
int Total_day(int year, int month, int day);
/*由输入的日期判断当天是星期几
**返回值:count,0～6，分别表示星期日～星期六
*/
int Weekday(int year, int month, int day);
/*显示输入的日期是星期几*/
void display_week(int year, int month, int day);
/*显示输入的日期的当月日历*/
void display_month(int year, int month);
```
### 4.2 用户级应用—计算器
主要函数
| 函数名称 | 返回值类型 | 函数参数 | 作用 |
| ---------------- | ---------- | ------------------------------------------------- | ------------------------ |
| calculate | int | char* origin_exp, bool if_showrev, bool if_beauty | 计算主函数 |
| calResult | int | struct Data result[], int size | 计算后缀表达式 |
| check_exp_bucket | bool | char* exp | 判断表达式括号是否匹配 |
| check_exp_notion | bool | char* exp | 判断表达式是否有非法符号 |
代码展示
```c
/*****************************************************************************
* 计算器
*****************************************************************************/
typedef int bool;
typedef int DATA;
#define False 0
#define True 1
#define EMPTY_CH '\0'
#define EMPTY_NUM -999999
#define SIZE 50
/*============ 操作数栈 ============*/
int num_stack[100] = { 0 };
int num_stack_index = -1;
bool isempty_num_stack();
void num_stack_push(int num);
int num_stack_pop(void);
void num_stack_clear(void);
/*============ 优先级 ============*/
int isp(char ch);
//栈内优先级
int icp(char ch);
//栈外优先级
/*============ 运算符判断 ============*/
bool isOperator(char c);
/*============ 单个数字字符判断 ============*/
bool isDigit(char ch);
/*============ 数字判断 ============*/
bool isNum(char* exp);
//数字包括 正数 负数 浮点数 (其中+3要进行特殊处理)
/*============ 在表达式最后添加 # 标识符 ============*/
void addTail(char* exp);
/*============ 封装表达式中的项 ============*/
struct Data {
int data; //数据本身
int flag; //0->char, 1->int
};
int _current = 0;
/*============ 获取表达式中的下一项 ============*/
struct Data NextContent(char* exp);
/*============ 根据运算符和两个操作数计算值 ============*/
int Cal(int left, char op, int right);
/*============ 输出后缀表达式 ============*/
void showBackMode(struct Data result[], int size);
/*============ 计算后缀表达式的结果 ============*/
int calResult(struct Data result[], int size);
/*============ 顶层计算函数 ============*/
int calculate(char* origin_exp, bool if_showrev, bool if_beauty) ;
/*判断表达式括号是否匹配*/
bool check_exp_bucket(char* exp);
/*判断表达式是否有非法符号*/
bool check_exp_notion(char* exp);
```
### 4.3 用户级应用—2048
主要函数
| 函数名称 | 返回值类型 | 函数参数 | 作用 |
| --------------- | ---------- | --------------------------- | ---------------------- |
| Run2048 | void | int fd_stdin, int fd_stdout | 程序入口 |
| loop_game | void | int fd_stdin | 循环的游戏输入输出逻辑 |
| reset_game | void | null | 重置游戏 |
| add_rand_num | void | null | 生成并加入一个随机数 |
| check_game_over | void | null | 检查游戏是否结束 |
| move_left | void | null | 左移 |
| move_right | void | null | 右移 |
| move_up | void | null | 上移 |
| move_down | void | null | 下移 |
| refresh_show | void | null | 刷新界面 |
代码展示
```c
/*****************************************************************************
* 2048
*****************************************************************************/
#define KEY_CODE_UP 0x41
#define KEY_CODE_DOWN 0x42
#define KEY_CODE_LEFT 0x44
#define KEY_CODE_RIGHT 0x43
#define KEY_CODE_QUIT 0x71
struct termios old_config; /* linux下终端属性配置备份 */
static char config_path[4096] = { 0 }; /* 配置文件路径 */
static void init_game(); /* 初始化游戏 */
static void loop_game(int fd_stdin); /* 游戏循环 */
static void reset_game(); /* 重置游戏 */
static void release_game(int signal); /* 释放游戏 */
static char* read_keyboard(int fd_stdin);
static void move_left(); /* 左移 */
static void move_right(); /* 右移 */
static void move_up(); /* 上移 */
static void move_down(); /* 下移 */
static void add_rand_num(); /* 生成随机数，本程序中仅生成2或4，概率之比设为9:1 */
static void check_game_over(); /* 检测是否输掉游戏，设定游戏结束标志 */
static int get_null_count(); /* 获取游戏面板上空位置数量 */
static void clear_screen(); /* 清屏 */
static void refresh_show(); /* 刷新界面显示 */
static int board[4][4]; /* 游戏数字面板，抽象为二维数组 */
static int score; /* 游戏得分 */
static int best; /* 游戏最高分 */
static int if_need_add_num; /* 是否需要生成随机数标志，1表示需要，0表示不需要 */
static int if_game_over; /* 是否游戏结束标志，1表示游戏结束，0表示正常 */
static int if_prepare_exit; /* 是否准备退出游戏，1表示是，0表示否 */
```
### 4.4 用户级应用—扫雷
主要函数
| 函数名称 | 返回值类型 | 函数参数 | 作用 |
| ----------- | ---------- | --------------------------- | ------------------ |
| sl_init | void | int fd_stdin, int fd_stdout | 初始化游戏 |
| sl_set_mine | void | int fd_stdin | 埋地雷 |
| sl_display | void | null | 打印地图 |
| sl_get_num | int | int x, int y | 计算某个位置的数字 |
| sl_sweep | int | null | 展开地图 |
| runMine | int | int fd_stdin, int fd_stdout | 程序入口 |
代码展示
```c
/*======================================================================*
mine
*======================================================================*/
#define rows 11
#define cols 11
#define Count 10
char mine[rows][cols];
char show[rows][cols];
void sl_init();
void sl_set_mine();
void sl_display(char a[rows][cols]);
int sl_get_num(int x, int y);
int sl_sweep();
int runMine(fd_stdin, fd_stdout);
```
### 4.5 用户级应用—井字棋
主要函数
| 函数名称 | 返回值类型 | 函数参数 | 作用 |
| --------------- | ---------- | --------------------------- | ---------- |
| Printchessboard | void | null | 打印棋盘 |
| IsWin | int | struct State s | 判断输赢 |
| e_fun | int | struct State s | 评估函数 |
| AutoDone | int | null | 计算机落子 |
| UserInput | int | int fd_stdin, int fd_stdout | 用户落子 |
| TicTacToe | int | int fd_stdin, int fd_stdout | 程序入口 |
代码展示
```c
/*======================================================================*
TicTacToe
*======================================================================*/
int tmpQP[3][3]; //定义棋盘，0为空，1为敌方棋子，-1为我方棋子
#define MAX_NUM 1000
const int NO_BLANK = -1001;
const int TREE_DEPTH = 3; //搜索树的最大深度
const int NIL = 1001; //空
static int s_count;
struct State//棋盘状态
{
int QP[3][3];
int e_fun; //评估函数值
int child[9];
int parent;
int bestChild;
}States[MAX_NUM];
void chessMenu();
void Init();//初始化
void Printchessboard(); //打印棋盘
int IsWin(struct State s); //判断输赢
int e_fun(struct State s); //评估函数
int AutoDone(); //计算机决定落子位置，并判断当前棋局。
void UserInput(int fd_stdin, int fd_stdout); //用户输入落子位置
void TicTacToe(int fd_stdin, int fd_stdout);
```
### 4.6 用户级应用—五子棋
主要函数
| 函数名称 | 返回值类型 | 函数参数 | 作用 |
| ---------- | ---------- | ------------------------------ | ------------------------ |
| fiveChess | int | int fd_stdin | 程序入口 |
| horizontal | int | int row, int col, char whoFlag | 在横向上评估某位置的分数 |
| vertical | int | int row, int col, char whoFlag | 在纵向上评估某位置的分数 |
| leftSlope | int | int row, int col, char whoFlag | 在左斜上评估某位置的分数 |
| rightSlope | int | int row, int col, char whoFlag | 在右斜上评估某位置的分数 |
| pcLoad | void | null | 计算机落子 |
| playerLoad | int | Int fe_stdin | 用户落子 |
| Win | int | null | 判断某方是否胜利 |
代码展示
```c
/*****************************************************************************
* five chess
*****************************************************************************/
#define WIDTH 15
#define HIGHT 15
#define WHITE 0
#define BLACK 1
#define WIN 2
char WHITE_FLAG = 'O';//大写o
char BLACK_FLAG = 'X';
char map[WIDTH][HIGHT];
int situationPC[WIDTH][HIGHT] = { 0 }; //situation
int situationPlayer[WIDTH][HIGHT] = { 0 };
int player = BLACK;
void init_map();
void draw_pc_map();
void draw_player_map();
void draw_map_chess();
int horizontal(int row, int col, char whoFlag);
int vertical(int row, int col, char whoFlag);
int leftSlope(int row, int col, char whoFlag);
int rightSlope(int row, int col, char whoFlag);
int result(int left, int right, int count, int k, char num);
void pcLoad();
void benefit();
int playerLoad(fd_stdin);
int win();
int fiveChess(fd_stdin);
```
### 4.7 用户级应用—推箱子
主要函数
| 函数名称 | 返回值类型 | 函数参数 | 作用 |
| ---------- | ---------- | --------------------------- | -------- |
| Runpushbox | void | int fd_stdin, int fd_stdout | 程序入口 |
| draw_map | void | Int map[9][11] | 打印地图 |
| boxMenu | void | Null | 打印菜单 |
代码展示
```c
/*++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
push box
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++*/
int pi = 0;
int pj = 0;
void draw_map(int map[9][11]);
void boxMenu();
void Runpushbox(fd_stdin, fd_stdout);
```
### 4.8 系统级应用—进程管理
主要功能
该进程管理小工具主要包括进程状态的展示，以及进程的结束与重启 。
进程展示:该功能读取系统进程表 proc_table 表项以及其各个属性并打印到屏幕
结束进程:该功能通过读取进程 ID 字符串，并将其换算为数值，以该数值做下表读取 系统进程表，修改目标表项 priority 与置 p_flags 属性值为-1 以达到结束进程目的。
启动进程:该功能通过读取进程 ID 字符串，并将其换算为数值，以该数值做下表读取 系统进程表，恢复目标表项 priority 与置 p_flags 属性值为 1 以达到启动进程目的。
代码展示
```c
/*****************************************************************************
* processManager
*****************************************************************************/
//进程管理主函数
void runProcessManage(int fd_stdin);
//打印欢迎界面
void showProcessWelcome();
//打印所有进程
void showProcess();
int getMag(int n);
//计算进程pid
int getPid(char str[]);
//结束进程
void killProcess(char str[]);
//重启进程
void restartProcess(char str[]);
```
### 4.9 系统级应用—文件管理
概述
该文件系统利用Oranges’代码样例中给出的open(),write()函数进行硬盘读写的模拟操作，将界面上各种文件控制操作和对应文件记录记录在80.img硬盘上。而该文件系统中文件类型分为文本文件以及文件夹类型的文件
主要函数
| 函数名称 | 返回值类型 | 函数参数 | 作用 |
| ------------- | ---------- | ---------------------------------------- | ---------------------------------- |
| InitFiliBlock | void | Int fileID, char* filename, int filetype | 初始话结构体 |
| InttoStr3 | void | char* temp, int I | 将Temp转化成对应的数，i代表数字 |
| WriteDisk | void | Int len | 将文件结果存入硬盘 |
| toInt | int | Char temp | 将temp数组对应数字转化为int值 |
| ReadDisk | int | void | 读取硬盘内容 |
| FSInt | void | void | 初始化全局变量 |
| CreateFile | int | char* filename, int filetype | 根据文件类型创建文件，返回成功与否 |
| ShowFileList | void | void | 展示这一级所有文件名 |
| SearchFile | int | char* name | 搜索该目录下特定文件名的文件 |
| ReturnFile | void | Int id | 返回上一级文件夹ID |
| DeleteFile | int | Int id | 删除特定ID的文件，返回成功与否的值 |
| ShowMessage | void | void | 输出提示信息 |
代码展示
```c
/*======================================================================*
文件系统
*======================================================================*/
#define MAX_FILE_PER_LAYER 10
#define MAX_FILE_NAME_LENGTH 20
#define MAX_CONTENT_ 50
#define MAX_FILE_NUM 100
//文件ID计数器
int fileIDCount = 0;
int currentFileID = 0;
struct fileBlock {
int fileID;
char fileName[MAX_FILE_NAME_LENGTH];
int fileType; //0 for txt, 1 for folder
char content[MAX_CONTENT_];
int fatherID;
int children[MAX_FILE_PER_LAYER];
int childrenNumber;
};
struct fileBlock blocks[MAX_FILE_NUM];
int IDLog[MAX_FILE_NUM];
//文件管理主函数
void runFileManage(int fd_stdin);
void initFileBlock(int fileID, char* fileName, int fileType);
void toStr3(char* temp, int i);
void WriteDisk(int len);
int toInt(char* temp);
int ReadDisk();
void FSInit();
int CreateFIle(char* fileName, int fileType);
void showFileList();
int SearchFile(char* name);
void ReturnFile(int ID);
void DeleteFile(int ID);
void ShowMessage();
```