trap里的timestamp trap.s

一、实验内容：

Part A RISC-V assembly

见问题回答

Part B Backtrace

• Add the prototype for your backtrace() to kernel/defs.h so that you can invoke backtrace in sys_sleep.
  

• Add the following function to kernel/riscv.h, and call this function in backtrace to read the current frame pointer. r_fp() uses in-line assembly to read s0.
  

在backtrace中获取s0的值，并用于读取第一个所需的返回地址：

• 循环，向上遍历帧指针
  实现思路：
  正如第一个地址的操作，每次都是打印fp-8所指向的内容。故可将打印写作循环里，并调整fp为上一个的帧指针，即fp-16所指向的内容。同时，通过 PGROUNDDOWN(fp)和 PGROUNDUP(fp)来作为循环终止的判断条件。
  具体实现：

测试：

Part C Alarm

test0: invoke handler

• 准备工作
  Modify the Makefile to cause alarmtest.c to be compiled as an xv6 user program.

The right declarations to put in user/user.h

Update user/usys.pl (which generates user/usys.S), kernel/syscall.h, and kernel/syscall.c to allow alarmtest to invoke the sigalarm and sigreturn system calls.

• For now, sys_sigreturn should just return zero.
• sys_sigalarm() should store the alarm interval and the pointer to the handler function in new fields in the proc structure (in kernel/proc.h) . And keep track of how many ticks have passed since the last call (or are left until the next call) to a process’s alarm handler; add a new field in struct proc for this too.

• Initialize proc fields in allocproc() in proc.c.
• Every tick, the hardware clock forces an interrupt, which is handled in usertrap() in kernel/trap.c in if(which_dev == 2) .... And modify usertrap() so that when a process’s alarm interval expires, the user process executes the handler function.
  实现思路：
  首先，时间中断处要进行ticks的++，如何判断ticks是否和interval相同，若是则需执行handler函数。执行该函数的具体做法便是将handler的地址赋给程序计数器，即寄存器epc。要注意前面给的sigalarm(0,0)是停止周期调用，其实n==0的意义不大，ticks会恒大于等于0，故要判断interval是否为0，不是才要做上述操作。
  具体实现：

测试：

可见test0正常通过，但test1不行

test1/test2()/test3(): resume interrupted code

• Save and restore registers
  实现思路：
  类似于trapframe的构造，再构造一个save_trapframe用于保存之前的所有寄存器。像trapframe，故需要在allocproc()/freeproc()中进行alloc和free。当需要做程序跳转时，将当前的trapframe的内容放到save_trapframe中。
  具体实现：

• sigreturn should:

1. correctly return to the interrupted user code.
2. prevent re-entrant calls to the handler----if a handler hasn’t returned yet, the kernel shouldn’t call it again.
3. return a0.

实现思路：

借助于之前的save_trapframe，直接将其内容给trapframe就行了。因为epc也在其中，程序计数器会自动跟着做，同时a0也可以轻易的读到。至于保证handler执行时不被调用，只需要把置0这一步放到sigreturn中即可，因为执行的条件是要ticks==interval，只要不置0，handler就不会再被执行。

测试：

Make grade

添加answers-traps.txt和time.txt，运行make grade

二、问题回答：

（1） 函数的参数包含在哪些寄存器中？例如在main对printf的调用中，哪个寄存器保存13？

从图中可以看出，函数的参数包含在a0~a7寄存器中。在main对printf的调用中，保存13的是a2寄存器。

printf("%d %d\n", f(8)+1, 13);
  24:	4635                	li	a2,13

（2） Main的汇编代码中对函数f的调用在哪里？对g的调用在哪里？（Hint：编译器可能内联函数）

编译器进行了函数内联，直接将f(8)+1的值计算了出来，即12

26:	45b1                	li	a1,12

（3） 函数printf位于哪个地址？

0x65a

34:	62a080e7          	jalr	1578(ra) # 65a <printf>

（4） 在jalr到main中的printf之后，寄存器ra中存储的值是？

ra寄存器保存的是发生函数调用后应该返回的地址值，调用printf后应该返回执行的地址为0x38，故ra存储的即是0x38。

（5） 运行以下代码：

unsigned int i = 0x00646c72;printf("H%x Wo%s", 57616, &i);

输出是什么？输出取决于 RISC-V是 little-endian的。如果 RISC-V 是 big-endian，怎样设置来产生相同的输出？是否需要更改i和57616为不同的值？

如果 RISC-V 是 big-endian：

57616不需要更改，因为它是作为一个整体的进制转换进行输出的

但i需要更改为726c6400

（6） 在下面的代码中，会打印出什么？（注意：答案不是特定值）为什么会发生这种情况？
printf("x=%d y=%d", 3);

先看正常的代码，printf("x=%d y=%d",3,3);，具体是将两个3分别放在a1和a2寄存器中，printf再去读寄存器里的值。但如果后面一个3缺省，但a2寄存器仍然可读取，所以y读的便是a2寄存器里的值，因为a2寄存器没有给定值，所以会打印一个不确定的值，当时a2寄存器是什么就打印什么。

三、问题解决：

【问题1】在Backtrace实验中，最开始对于提示中“指向**返回地址加上8的地址”理解有误，导致输出的保存地址不正确

【解决】画了一张简图（图太丑，就不放了）来理解，指针与指向具体内容的关系。文字说明就是，s0放的是fp的地址，该地址-8即是返回地址（打印内容）的地址，-16就是上一个fp的地址。

【问题2】完成实验进行make grade后，发现usertests失败，显示丢失了一些free page，应该是有些东西在结束后未被free掉。

【解决】经过漫长的排查，发现是save_trapframe与trapframe之间的拷贝造成的。最开始，是直接将两个进行复制来拷贝。后来才想起来这两个是指针，只拷贝指针的话，确实指针之前指向的内容没被释放掉。

此处改之前是p->save_trapframe = p->trapframe

四、实验感想：

1. 这个实验因为第一周事情比较多，导致拖到第二周已经忘了之前是咋理解的。alarm实验不亏是hard，虽然做完了回想一下也没有那么多复杂的代码，但写的时候就有种拆东墙补西墙的感觉。先写test0的时候很顺手，而且看着后面的提示也没有很多。结果后面的测试大概就是test1能过了test3不能过，test3能过了test1又出问题，最后以为成功了，usertests出问题。
2. 这次实验的提示相比于之前的保姆式提示，略过了一些具体实现的介绍，比如添加一个新的.c文件到makefile里以及后面的一系列操作，还比如要保存和恢复寄存器并没有告诉你使用什么样的数据结构，这正是实验逐步深入的体现。
3. 通过具体的函数跳转并返回这一机制的实验，我捡回了很多关于计算机组成的知识，也对这些知识有了更深刻的理解，比如程序计数器的执行原理、寄存器的使用等等。