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lec4: lab1 SPOC思考题

##提前准备 （请在上课前完成）

  • 完成lec4的视频学习和提交对应的在线练习
  • git pull ucore_os_lab, v9_cpu, os_course_spoc_exercises in github repos。这样可以在本机上完成课堂练习。
  • 了解x86的保护模式，段选择子，全局描述符，全局描述符表，中断描述符表等概念，以及如何读写，设置等操作
  • 了解Linux中的ELF执行文件格式
  • 了解外设:串口，并口，时钟，键盘,CGA，已经如何对这些外设进行编程
  • 了解x86架构中的mem地址空间和io地址空间
  • 了解x86的中断处理过程（包括硬件部分和软件部分）
  • 了解GCC的x86/RV内联汇编
  • 了解C语言的可函数变参数编程
  • 了解qemu的启动参数的含义
  • 在piazza上就lec3学习中不理解问题进行提问
  • 学会使用 qemu
  • 在linux系统中，看看 /proc/cpuinfo的内容

思考题

启动顺序

  1. x86段寄存器的字段含义和功能有哪些？
  2. x86描述符特权级DPL、当前特权级CPL和请求特权级RPL的含义是什么？在哪些寄存器中存在这些字段？对应的访问条件是什么？
  3. 分析可执行文件格式elf的格式（无需回答）

4.1 C函数调用的实现

4.2 x86中断处理过程

  1. x86/RV中断处理中硬件压栈内容？用户态中断和内核态中断的硬件压栈有什么不同？
  2. 为什么在用户态的中断响应要使用内核堆栈？
  3. x86中trap类型的中断门与interrupt类型的中断门有啥设置上的差别？如果在设置中断门上不做区分，会有什么可能的后果?

4.3 练习四和五 ucore内核映像加载和函数调用栈分析

  1. ucore中，在kdebug.c文件中用到的函数read_ebp是内联的，而函数read_eip不是内联的。为什么要设计成这样？

4.4 练习六 完善中断初始化和处理

  1. CPU加电初始化后中断是使能的吗？为什么？

开放思考题

  1. 在ucore/rcore中如何修改lab1, 实现在出现除零异常时显示一个字符串的异常服务例程？
  2. 在ucore lab1/bin目录下，通过objcopy -O binary kernel kernel.bin可以把elf格式的ucore kernel转变成体积更小巧的binary格式的ucore kernel。为此，需要如何修改lab1的bootloader, 能够实现正确加载binary格式的ucore OS？ (hard)
  3. GRUB是一个通用的x86 bootloader，被用于加载多种操作系统。如果放弃lab1的bootloader，采用GRUB来加载ucore OS，请问需要如何修改lab1, 能够实现此需求？ (hard)
  4. 如果没有中断，操作系统设计会有哪些问题或困难？在这种情况下，能否完成对外设驱动和对进程的切换等操作系统核心功能？

课堂实践

练习一

在Linux系统的应用程序中写一个函数print_stackframe()，用于获取当前位置的函数调用栈信息。实现如下一种或多种功能：函数入口地址、函数名信息、参数调用参数信息、返回值信息。

练习二

在ucore/rcore内核中写一个函数print_stackframe()，用于获取当前位置的函数调用栈信息。实现如下一种或多种功能：函数入口地址、函数名信息、参数调用参数信息、返回值信息。