chapter3练习 ======================================= 编程作业 -------------------------------------- 获取任务信息 ++++++++++++++++++++++++++ 在 ch3 中，我们的系统已经能够支持多个任务分时轮流运行，我们希望引入一个新的系统调用 ``sys_trace``（ID 为 410）用来追踪当前任务系统调用的历史信息，并做对应的修改。定义如下。 .. code-block:: rust fn sys_trace(_trace_request: usize, _id: usize, _data: usize) -> isize - 调用规范： - 这个系统调用有三种功能，根据 ``trace_request`` 的值不同，执行不同的操作： - 如果 ``trace_request`` 为 0，则 ``id`` 应被视作 ``*const u8`` ，表示读取当前任务 ``id`` 地址处一个字节的无符号整数值。此时应忽略 ``data`` 参数。返回值为 ``id`` 地址处的值。 - 如果 ``trace_request`` 为 1，则 ``id`` 应被视作 ``*const u8`` ，表示写入 ``data`` （作为 ``u8``，即只考虑最低位的一个字节）到该用户程序 ``id`` 地址处。返回值应为0。 - 如果 ``trace_request`` 为 2，表示查询当前任务调用编号为 ``id`` 的系统调用的次数，返回值为这个调用次数。**本次调用也计入统计** 。 - 否则，忽略其他参数，返回值为 -1。 - 说明： - 你可能会注意到，这个调用的读写并不安全，使用不当可能导致崩溃。这是因为在下一章节实现地址空间之前，系统中缺乏隔离机制。所以我们 **不要求你实现安全检查机制，只需通过测试用例即可** 。 - 你还可能注意到，这个系统调用读写本任务内存的功能并不是很有用。这是因为作业的灵感来源 syscall 主要依靠 trace 功能追踪其他任务的信息，但在本章节我们还没有进程、线程等概念，所以简化了操作，只要求追踪自身的信息。 .. hint:: - 大胆修改已有框架！除了配置文件，你几乎可以随意修改已有框架的内容。 - 系统调用次数可以考虑在内核态的 ``syscall`` 函数中统计。 - 可以扩展 ``TaskManagerInner`` 中的结构来维护新的信息。 - 不要害怕使用 ``unsafe`` 做类型转换，这在内核处理用户调用时是不可避免的。 - 在实现时，可以把系统调用参数中前缀的下划线去掉，这样更清晰。实验框架之所以这么写，是因为在没有使用对应参数的情况下，Rust 推荐使用下划线前缀以避免警告。 实验要求 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ - 完成分支: ch3。 - 实验目录要求 .. code-block:: ├── os(内核实现) │   ├── Cargo.toml(配置文件) │   └── src(所有内核的源代码放在 os/src 目录下) │   ├── main.rs(内核主函数) │   └── ... ├── reports (不是 report) │   ├── lab1.md/pdf │   └── ... ├── ... - 通过所有测例： CI 使用的测例与本地相同，测试中，user 文件夹及其它与构建相关的文件将被替换，请不要试图依靠硬编码通过测试。 默认情况下，makefile 仅编译基础测例 (``BASE=1``)，即无需修改框架即可正常运行的测例。 你需要在编译时指定 ``BASE=0`` 控制框架仅编译实验测例（在 os 目录执行 ``make run BASE=0``）， 或指定 ``BASE=2`` 控制框架同时编译基础测例和实验测例。 - 如果本地在线编译访问 github 遇到问题，可以对 os/Cargo.toml 中的依赖进行如下替换： .. code-block:: shell riscv = { git = "https://gitee.com/rcore-os/riscv", features = ["inline-asm"] } virtio-drivers = { git = "https://gitee.com/rcore-os/virtio-drivers", rev = "4ee80e5" } .. note:: 你的实现只需且必须通过测例，建议读者感到困惑时先检查测例。 简答作业 -------------------------------------------- 1. 正确进入 U 态后，程序的特征还应有：使用 S 态特权指令，访问 S 态寄存器后会报错。 请同学们可以自行测试这些内容（运行 `三个 bad 测例 (ch2b_bad_*.rs) `_ ）， 描述程序出错行为，同时注意注明你使用的 sbi 及其版本。 2. 深入理解 `trap.S `_ 中两个函数 ``__alltraps`` 和 ``__restore`` 的作用，并回答如下问题: 1. L40：刚进入 ``__restore`` 时，``sp`` 代表了什么值。请指出 ``__restore`` 的两种使用情景。 2. L43-L48：这几行汇编代码特殊处理了哪些寄存器？这些寄存器的的值对于进入用户态有何意义？请分别解释。 .. code-block:: riscv ld t0, 32*8(sp) ld t1, 33*8(sp) ld t2, 2*8(sp) csrw sstatus, t0 csrw sepc, t1 csrw sscratch, t2 3. L50-L56：为何跳过了 ``x2`` 和 ``x4``？ .. code-block:: riscv ld x1, 1*8(sp) ld x3, 3*8(sp) .set n, 5 .rept 27 LOAD_GP %n .set n, n+1 .endr 4. L60：该指令之后，``sp`` 和 ``sscratch`` 中的值分别有什么意义？ .. code-block:: riscv csrrw sp, sscratch, sp 5. ``__restore``：中发生状态切换在哪一条指令？为何该指令执行之后会进入用户态？ 6. L13：该指令之后，``sp`` 和 ``sscratch`` 中的值分别有什么意义？ .. code-block:: riscv csrrw sp, sscratch, sp 7. 从 U 态进入 S 态是哪一条指令发生的？ 报告要求 ------------------------------- - 简单总结你实现的功能（200字以内，不要贴代码）。 - 完成问答题。 - 加入 :doc:`/honorcode` 的内容。否则，你的提交将视作无效，本次实验的成绩将按“0”分计。 - 推荐markdown文档格式。 - (optional) 你对本次实验设计及难度/工作量的看法，以及有哪些需要改进的地方，欢迎畅所欲言。