OS-lab3

思考题

Thinking 3.1

解释代码中 e->env_pgdir[PDX(UVPT)] = PADDR(e->env_pgdir) | PTE_V 的含义。

e->env_pgdir[PDX(UVPT)]可以获得当前进程中UVPT地址的页目录项，其中UVPT是用户页表的起始地址。e->env_pgdir获得进程e的页目录的虚拟地址，通过PADDR函数转换成物理地址，在通过| PTE_V将页目录的物理基地址设置为valuable

Thinking 3.2

elf_load_seg 以函数指针的形式，接受外部自定义的回调函数 map_page。请你找到与之相关的 data 这一参数在此处的来源，并思考它的作用。没有这个参数可不可以？为什么？

在load_icode函数中调用elf_load_seg时，将进程控制块e传给了参数data，而elf_load_seg又将参数传给load_icode_mapper，因此如果没有data，load_icode_mapper就无法获得当前进程页目录的地址与asid。

Thinking 3.3

结合 elf_load_seg 的参数和实现，考虑该函数需要处理哪些页面加载的情况。

1. 如果va不与PAGE_SIZE对齐，那么将1多于地址记为offset，并将剩余的binary数据写入对应地址
2. 将段内的页映射到物理地址
3. 如果该段在内存中的大小小于在文件中的大小，需要用0填充剩余空间

Thinking 3.4

思考上面这一段话，并根据自己在Lab2中的理解，回答env_tf.cpo_epc存储的是物理地址还是虚拟地址

CPU处理的地址均为虚拟地址，因此这里存储的也是虚拟地址

Thinking 3.5

试找出上述 5 个异常处理函数的具体实现位置。

handle_int的实现位于genex.S中，handle_mod，handle_tlb，handle_reserved都是通过genex.S中的BUILD_HANDLER宏实现的

Thinking 3.6

阅读 entry.S、genex.S 和 env_asm.S 这几个文件，并尝试说出时钟中断在哪些时候开启，在哪些时候关闭。

env_asm.S中的env_pop_tf调用了RESET_KCLOCK宏，开启了时钟中断。

Thinking 3.7

阅读相关代码，思考操作系统是怎么根据时钟中断切换进程的。

• 在每个进程执行前调用RESET_KCLOCK宏重置计时器
• 当进程的时间片到，产生时钟中断，系统PC指向0x80000180进入异常处理程序
• 由于是0号异常，进入到中断处理函数handle_int中
• 根据STATUS_IM4判断出该中断产生的原因为时钟中断，于是跳转到timer_irq处，timer_irq又调用schedule函数
• schedule函数通过判断：
  • yield，即进程1是否必须被切换
  • count == 0，即进程时间片是否被用完
  • e == NULL当前是否未调度任何线程
  • e->env_status != ENV_RUNNABLE当前进程状态不再为“执行”
    这四个条件，决定是否进行进程切换。如果进行进程切换，并且当前进程状态依然为执行，那么将进程重新加入调度队列尾部。否则，仅取出调度队列头部进程，将时间片长度设置为进程pri，然后运行该进程

实验难点

我认为本次实验有两个重点，分别为进程创建与进程切换

进程创建

进程创建需要经历以下过程：

• 使用env_alloc函数建立进程运行环境，具体来说有以下操作：
  • 从env_free_list中取出一个空闲PCB作为即将创建的进程的进程控制块
  • 调用env_setup_vm建立进程的虚拟地址空间。建立虚拟地址空间的过程就是建立一个页表，并建立页表自映射
  • 调用asid_alloc函数，为新的进程分配一个asid
  • 初始化sp寄存器与cp0_status
  • 最后将PCB从env_free_list中移除

进程切换

此部分可见Thinking 3.7