编程题 #

获取任务信息 #

思路：题目要求查询的信息都是全局持久化的，因此需要在TaskControlBlock中添加这些信息。

task_status已经存在，不需要添加

task_syscall_times需要在sys_call函数中拦截，根据系统调用的id进行桶计数即可

task_runtime比较麻烦，有两种思路：

1. 保存任务第一次调度的时间，在sys_task_info调用时将当前时间和第一次的时间相减（我的做法）
2. 分别记录任务在用户态和系统态下的时间，在sys_task_info调用时将两者相加。(此思路源于参考)
   1. 内核态时间.在 run_first_task 以及 mark_current_exited， mark_current_suspend 中更新信息， 另外需要在 task 退出时打印耗时。
   2. 用户态时间.用户态和内核态的分界处就是 trap， 因而在 trap_handler 的起始位置和末尾位置可分别作为 user time 的开始以及 user time 的结束。

问答题 #

1 运行 Rust 三个 bad 测例 (ch2b_bad_*.rs) #

错误信息：

[ERROR] [kernel] .bss [0x8027b000, 0x802a4000)
[kernel] PageFault in application, bad addr = 0x0, bad instruction = 0x804003c4, kernel killed it.
[kernel] IllegalInstruction in application, kernel killed it.
[kernel] IllegalInstruction in application, kernel killed it.

sbi版本： RUST sbi v0.3.2

2 深入理解 trap.S 中两个函数 __alltraps 和 __restore #

1 L40：刚进入 __restore 时，a0 代表了什么值。请指出 __restore 的两种使用情景。 #

a0代表当前Trap的TrapContext地址，因为a0常用来存储函数的返回值，而traphandler的返回值是trapcontext的引用

当批处理操作系统初始化完成，或者是某个应用程序运行结束或出错的时候，我们要调用 run_next_app 函数切换到下一个应用程序。此时 CPU 运行在 S 特权级，而它希望能够切换到 U 特权级。

因此__restore可用于：

1. 批处理操作系统初始化完成后，从内核态切换到运行第一个应用程序
2. 当一个应用程序结束或者Trap结束后，从内核态恢复到用户态运行下一个应用程序

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。 #

ld t0, 32*8(sp)
ld t1, 33*8(sp)
ld t2, 2*8(sp)
csrw sstatus, t0
csrw sepc, t1
csrw sscratch, t2

由struct TrapContext的定义可知，328(sp)代表sstatus，338(sp)代表sepc，2*8(sp)代表用户栈sp的地址（TrapContext的set_sp函数将x[2]设为sp）

• sstatus：设置该寄存器的值来改变CPU特权级状态，
• sepc：记录trap结束后返回的应用程序需要继续执行的地址
• sp：指定用户程序执行时使用的栈

3 L50-L56：为何跳过了 x2 和 x4？ #

ld x1, 1*8(sp)
ld x3, 3*8(sp)
.set n, 5
.rept 27
   LOAD_GP %n
   .set n, n+1
.endr

x2和x4分别保存了sp和tp（thread pointer）的值。x2此时保存的是内核栈的地址，覆盖掉会导致错误；tp的值目前一直用不到，所以就不操作=。=、

4 L60：该指令之后，sp 和 sscratch 中的值分别有什么意义？ #

csrrw sp, sscratch, sp

sp指向用户栈，sscratch指向内核栈

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？ #

我以为发生在csrw sstatus, t0指令中，因为该指令修改了sstatus的值。实际上是发生在sret指令中，因为 sret 会应用 sstatus 上设定的特权级

6 L13：该指令之后，sp 和 sscratch 中的值分别有什么意义？ #

csrrw sp, sscratch, sp

sp指向内核栈，sscratch指向用户栈

7 从 U 态进入 S 态是哪一条指令发生的？ #

发生在ecall指令。在执行ecall指令时，sstatus会先被设置为此时的CPU特权级（S或U），然后跳转到__alltraps，同时把特权级设置为S