题目描述

给定一个操作系统，它使用32位地址，并且所有用户进程和内核空间都有相同的地址空间。用户进程从0x00000000到0xFFFFFFFF，内核空间从0x00000000到0xFFFFFFFF。在这个操作系统中，两个不同的进程可以在相同的虚拟地址上执行操作。内核通过使用所有32位地址空间中圆锥的一部分来处理不同的操作。用户进程无法访问此内核地址空间。编写一个C程序，该程序将打印出内核空间的大小，在这个操作系统中占用10微秒的时间。假设内核由一组紧凑的代码和数据组成，该组织使得访问到数据的时间只是指令执行时间的一小部分。

提示：请观察内核和用户进程地址空间之间的差异。

解题思路

对于这个问题，需要计算内核空间的大小。由于内核空间和用户空间的地址空间是相同的，因此需要查看内核代码和数据使用的地址范围，来计算内核空间的大小。

在这个问题中，有两个关键的考虑点。首先，内核通过使用所有32位地址空间中圆锥的一部分来处理不同的操作，并且相应的地址空间被禁止用户进程访问。其次，内核的代码和数据通常在地址空间的圆锥中的最高端，因此需要成为第一次查看用于计算内核空间大小的地址空间的一部分。

代码实现

#include<stdio.h>
#include<time.h>

int main()
{
    clock_t start, stop;
    double duration;

    start = clock();

    unsigned int kernel_start_address = 0xc0000000;
    unsigned int kernel_end_address = 0xffffffff;

    unsigned int kernel_size = kernel_end_address - kernel_start_address + 1;

    printf("Kernel space size is %u bytes.\n", kernel_size);

    stop = clock();
    duration = ((double)(stop - start)) / CLK_TCK * 1000000;
    printf("The program runs %.10f micro seconds.\n", duration);

    return 0;
}

该程序的主要代码作用是计算内核空间的大小，代码实现如下：

unsigned int kernel_start_address = 0xc0000000;
unsigned int kernel_end_address = 0xffffffff;

unsigned int kernel_size = kernel_end_address - kernel_start_address + 1;

printf("Kernel space size is %u bytes.\n", kernel_size);

首先，定义了内核的起始地址和终止地址，然后计算内核空间的大小，最后使用printf函数打印出结果。

请注意，该程序的相关时间是使用clock函数计算的。在这个问题中，程序执行的时间应该低于10微秒。如果程序的执行时间超过10微秒，就需要考虑对程序进行优化，以达到更好的执行时间。