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02-2-lab1-spoc-discussion.md

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lab1 SPOC思考题

个人思考题

NOTICE

  • 有"w2l2"标记的题是助教要提交到学堂在线上的。
  • 有"w2l2"和"spoc"标记的题是要求拿清华学分的同学要在实体课上完成,并按时提交到学生对应的git repo上。
  • 有"hard"标记的题有一定难度,鼓励实现。
  • 有"easy"标记的题很容易实现,鼓励实现。
  • 有"midd"标记的题是一般水平,鼓励实现。

请描述ucore OS配置和驱动外设时钟的准备工作包括哪些步骤? (w2l2)

  + 采分点:说明了ucore OS在让外设时钟正常工作的主要准备工作
  - 答案没有涉及如下3点;(0分)
  - 描述了对IDT的初始化,包了针时钟中断的中断描述符的设置(1分)
  - 除第二点外,进一步描述了对8259中断控制器的初始过程(2分)
  - 除上述两点外,进一步描述了对8253时钟外设的初始化,或描述了对EFLAG操作使能中断(3分)
  • [x]

首先是完成对8259中断控制器的初始化和IDT的初始化,8259中断控制器的初始化通过pic_init()来完成,而IDT的初始化,也就是需要CPU建立一个中断描述符表,这个中断描述符表中就包含了对于时钟中断的一个中断门,其中包含了两个信息,一个是段描述符,一个是offset。当时钟中断产生的时候,会有一个中断号作为index去查建立好的IDT描述符表,进而找到对应的中断服务例程的地址;最后一步准备工作是Enable中断,也就是使能中断(intr enable),还需要对时钟外设做相应的初始化,跟时钟相关的是8253这个芯片的一些设置。

lab1中完成了对哪些外设的访问? (w2l2)

 + 采分点:说明了ucore OS访问的外设
 - 答案没有涉及如下3点;(0分)
 - 说明了时钟(1分)
 - 除第二点外,进一步说明了串口(2分)
 - 除上述两点外,进一步说明了并口,或说明了CGA,或说明了键盘(3分)
  • [x]

完成了包括了对串口,并口,CGA也就是我们的显示器以及时钟,就是产生时钟中断,还有硬盘的读取这些外设的访问。

lab1中的cprintf函数最终通过哪些外设完成了对字符串的输出? (w2l2)

 + 采分点:说明了cprintf函数用到的3个外设
 - 答案没有涉及如下3点;(0分)
 - 说明了串口(1分)
 - 除第二点外,进一步说明了并口(2分)
 - 除上述两点外,进一步说明了CGA(3分)
  • [x]

总共三个外设,包括串口,并口和CGA显示器。


小组思考题


lab1中printfmt函数用到了可变参,请参考写一个小的linux应用程序,完成实现定义和调用一个可变参数的函数。(spoc)

  • [x]

头文件未包含,包含后格式有问题! void example(char *par, ...) { va_list ap; char *par1; va_start(ap, par); while(1){ par1 = va_arg(ap, char *); printf("%s\n", par1); if(strcmp(par1, "end") == 0) break; } va_end(ap); } int main() { example("example", "12" , "23", "34", "end"); example("example", "123", "345", "end"); return 0; }

如果让你来一个阶段一个阶段地从零开始完整实现lab1(不是现在的填空考方式),你的实现步骤是什么?(比如先实现一个可显示字符串的bootloader(描述一下要实现的关键步骤和需要注意的事项),再实现一个可加载ELF格式文件的bootloader(再描述一下进一步要实现的关键步骤和需要注意的事项)...) (spoc)

  • [x]

如何能获取一个系统调用的调用次数信息?如何可以获取所有系统调用的调用次数信息?请简要说明可能的思路。(spoc)

  • [x]

如何裁减lab1, 实现一个可显示字符串"THU LAB1"且依然能够正确加载ucore OS的bootloader?如果不能完成实现,请说明理由。

  • [x]

对于ucore_lab中的labcodes/lab1,我们知道如果在qemu中执行,可能会出现各种稀奇古怪的问题,比如reboot,死机,黑屏等等。请通过qemu的分析功能来动态分析并回答lab1是如何执行并最终为什么会出现这种情况?

  • [x]

对于ucore_lab中的labcodes/lab1,如果出现了reboot,死机,黑屏等现象,请思考设计有效的调试方法来分析常在现背后的原因。

  • [x]

开放思考题


如何修改lab1, 实现在出现除零错误异常时显示一个字符串的异常服务例程的lab1?

  • [x]

在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)

  • [x]

GRUB是一个通用的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)

  • [x]

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?

  • [x]

各知识点的小练习

4.1 启动顺序


读入ucore内核的代码?

  • [x]

跳转到ucore内核的代码?

  • [x]

全局描述符表的初始化代码?

  • [x]

GDT内容的设置格式?初始映射的基址和长度?特权级的设置位置?

  • [x]

可执行文件格式elf的各个段的数据结构?

  • [x]

如果ucore内核的elf是否要求连续存放?为什么?

  • [x]

4.2 C函数调用的实现


函数调用的stackframe结构?函数调用的参数传递方法有哪几种?

  • [x]

系统调用的stackframe结构?系统调用的参数传递方法有哪几种?

  • [x]

4.3 GCC内联汇编


使用内联汇编的原因?

  • [x]

特权指令、性能优化

对ucore中的一段内联汇编进行完整的解释?

  • [x]

4.4 x86中断处理过程


4.4 x86中断处理过程

中断描述符表IDT的结构?

  • [x]

中断描述表到中断服务例程的地址计算过程?

  • [x]

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?

  • [x]

中断处理中硬件保存了哪些寄存器?

  • [x]

4.5 练习一 ucore编译过程


gcc编译、ld链接和dd生成两个映像对应的makefile脚本行?

  • [x]

4.6 练习二 qemu和gdb的使用


qemu的命令行参数含义解释?

  • [x]

gdb命令格式?反汇编、运行、断点设置

  • [x]

练习三 加载程序


A20的使能代码分析?

  • [x]

生成主引导扇区的过程分析?

  • [x]

保护模式的切换代码?

  • [x]

如何识别elf格式?对应代码分析?

  • [x]

跳转到elf的代码?

  • [x]

函数调用栈获取?

  • [x]

4.8 练习四和五 ucore内核映像加载和函数调用栈分析


如何识别elf格式?对应代码分析?

  • [x]

跳转到elf的代码?

  • [x]

函数调用栈获取?

  • [x]

4.9 练习六 完善中断初始化和处理


各种设备的中断初始化?

  • [x]

中断描述符表IDT的排列顺序?

  • [x]

中断号 CPU加电初始化后中断是使能的吗?为什么?

  • [x]

中断服务例程的入口地址在什么地方设置的?

  • [x]

alltrap的中断号是在哪写入到trapframe结构中的?

  • [x]

trapframe结构?

  • [x]