chapter3练习¶
本节难度：编程试水
本章任务¶
注意本节任务最终对应一次 lab 提交。
老规矩，先
make test BASE=1看下啥情况。理解框架的多任务加载机制，了解此时用户和内核的大概内存布局。在此基础上，实现本章编程作业
sys_trace。不再加
BASE=1，直接运行make test来验证你的完成情况。最终，完成实验报告并 push 你的 ch3 分支到远程仓库。push 代码后会自动执行 CI，代码给分以 CI 给分为准。
获取任务信息¶
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 （syscall ID: 410）用来追踪当前任务系统调用的历史信息、并进行任务内存的读写。定义如下：
int sys_trace(int trace_request, unsigned long id, uint8_t data);
syscall ID: 410
- 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uint8_t *，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uint8_t *，表示写入data（作为uint8_t，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：
uint8_t是C语言中的标准类型，表示一个无符号的8位整数。在代码中你可能需要使用uint8替代。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。
提示
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进入内核态系统调用异常处理函数之后，进入具体系统调用函数之前维护。
阅读 proc 的实现，思考如何维护内核控制块信息（可以在控制块可变部分加入其他需要的信息）。
实验要求¶
完成分支: ch3。
实验目录要求
├── os(内核实现)
│ └── ...
├── 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。
注解
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。
问答作业¶
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（参考 前三个测例 ，描述程序出错行为，同时注意注明你使用的 sbi 及其版本。
请结合用例理解 trampoline.S 中两个函数 userret 和 uservec 的作用，并回答如下几个问题:
L79: 刚进入 userret 时，a0、a1 分别代表了什么值。
L87-L88: sfence 指令有何作用？为什么要执行该指令，当前章节中，删掉该指令会导致错误吗？
csrw satp, a1 sfence.vma zero, zero
L96-L125: 为何注释中说要除去 a0？哪一个地址代表 a0？现在 a0 的值存在何处？
# restore all but a0 from TRAPFRAME ld ra, 40(a0) ld sp, 48(a0) ld t5, 272(a0) ld t6, 280(a0)
userret：中发生状态切换在哪一条指令？为何执行之后会进入用户态？
L29： 执行之后，a0 和 sscratch 中各是什么值，为什么？
csrrw a0, sscratch, a0
L32-L61: 从 trapframe 第几项开始保存？为什么？是否从该项开始保存了所有的值，如果不是，为什么？
sd ra, 40(a0) sd sp, 48(a0) ... sd t5, 272(a0) sd t6, 280(a0)
进入 S 态是哪一条指令发生的？
L75-L76: ld t0, 16(a0) 执行之后，`t0`中的值是什么，解释该值的由来？
ld t0, 16(a0) jr t0