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chapter3.md

@@ -1,6 +1,6 @@
-## 第三章．（实验2）系统调用的实现
+# 第三章．（实验2）系统调用的实现
 
-### 3.1  实验环境搭建
+## 3.1  实验环境搭建
 
 实验2需要在实验1的基础之上完成，所以首先你需要切换到lab2_small的branch，然后commit你的代码。
 
@@ -32,17 +32,13 @@ lab5_small
 
 完成一切后，我们就可以正式进入实验二了！
 
-### 3.2 实验内容
+## 3.2 实验内容
 
-实验要求：了解系统调用的执行过程，并实现一个自定义的系统调用。
 
-**3.2.1 练习一：在app中使用系统调用**
+#### 应用： ####
 
-系统调用的英文名字是System Call，用户通过系统调用来执行一些需要特权的任务，那么我们具体在app中是如何使用内核所提供的系统调用的呢？
-
-RISC-V中提供了ecall指令，用于向运行时环境发出请求，我们可以使用内联汇编使用该指令，进行系统调用，代码如下：
+app2_1.c源文件如下：
 
-```
 	 1     #define ecall() ({\
 	 2      asm volatile(\
 	 3         "li x17,81\n"\
@@ -54,23 +50,58 @@ RISC-V中提供了ecall指令，用于向运行时环境发出请求，我们可
 	 9          ecall();
 	 10         return 0;
 	 11     }
-```
 
-例3.1 ecall
+
+                                             
 
 以上代码中，我们将系统调用号81通过x17寄存器传给内核，再通过ecall指令进行系统调用，当然目前代理内核中并没有81号系统调用的实现，这需要我们在后面的实验中完成。
 
-**3.2.2 练习二：系统调用过程跟踪**
+
+
+
+
+#### 任务一 : 在app中使用系统调用（理解） ####
+
+任务描述：
+
+系统调用的英文名字是System Call，用户通过系统调用来执行一些需要特权的任务，那么我们具体在app中是如何使用内核所提供的系统调用的呢？
+
+RISC-V中提供了ecall指令，用于向运行时环境发出请求，我们可以使用内联汇编使用该指令，进行系统调用。
+
+
+预期输出：
+
+理解app2_1的调用过程。
+
+
+
+#### 任务二 : 系统调用过程跟踪（理解） ####
+
+任务描述：
+
 
 在我们执行了ecall指令后，代理内核中又是如何执行的呢？
 
-在第一章的表1.7中，我们可以看到Environment call from U-mode是exception(trap)的一种，其对应的code是8。我们在实验二中已经讨论过中断入口函数位置的设置，现在继续跟踪中断入口函数，找出系统调用的执行过程。
+在第一章的表1.7中，我们可以看到Environment call from U-mode是exception(trap)的一种，其对应的code是8。
+
+
+预期输出：
+
+我们在实验二中已经讨论过中断入口函数位置的设置，现在继续跟踪中断入口函数，找出系统调用的执行过程。
+
+
+#### 任务三 : 自定义系统调用（编程） ####
+
+任务描述：
 
-**3.2.3 练习三：自定义系统调用（需要编程）**
 
 阅读pk目录syscall.c文件，增加一个系统调用sys_get_memsize()，系统调用返回spike设置的内存空间大小, 系统调用号为81。
 
-提示：在pk目录下的mmap.c文件中，函数pk_vm_init中定义了代理内核的内存空间大小。
+
+预期输出：
+
+
+在pk目录下的mmap.c文件中，函数pk_vm_init中定义了代理内核的内存空间大小。
 
 spike 通过-m来指定分配的物理内存，单位是MiB，默认为2048。如：
 
@@ -111,7 +142,7 @@ test3_m1024 : OK
 Score: 20/20
 ```
 
-### 3.3 基础知识
+## 3.3 实验指导
 
 **3.3.1 系统调用**
 
@@ -236,9 +267,9 @@ Score: 20/20
 221     }
 ```
 
-在enter_supervisor_mode函数中，将 mstatus的MPP域设置为1，表示中断发生之前的模式是Supervisor，将mstatus的MPIE域设置为0，表示中断发生前MIE的值为0。随即将机器模式的内核栈顶写入mscratch寄存器中，设置mepc为rest_of_boot_loader的地址，并将kernel_stack_top与0作为参数存入a0和a1。
+在enter_supervisor_mode函数中，将 mstatus的MPP域设置为1，表示中断发生之前的模式是Superior，将mstatus的MPIE域设置为0，表示中段发生前MIE的值为0。随机将机器模式的内核栈顶写入mscratch寄存器中，设置mepc为rest_of_boot_loader的地址，并将kernel_stack_top与0作为参数存入a0和a1。
 
-最后，执行mret指令，该指令执行时，程序从机器模式的异常返回，将程序计数器pc设置为mepc，即rest_of_boot_loader的地址；将特权级设置为mstatus寄存器的MPP域，即方才所设置的代表Supervisor的1，MPP设置为0；将mstatus寄存器的MIE域设置为MPIE，即方才所设置的表示中断关闭的0，MPIE设置为1。
+最后，执行mret指令，该指令执行时，程序从机器模式的异常返回，将程序计数器pc设置为mepc，即rest_of_boot_loader的地址；将特权级设置为mstatus寄存器的MPP域，即方才所设置的代表Superior的1，MPP设置为0；将mstatus寄存器的MIE域设置为MPIE，即方才所设置的表示中断关闭的0，MPIE设置为1。
 
 于是，当mret指令执行完毕，程序将从rest_of_boot_loader继续执行。
 
@@ -308,7 +339,7 @@ Score: 20/20
 
 在61行，交换了sp与sscratch的值，这里是为了根据sscratch的值判断该中断是来源于U模式还是S模式。
 
-如果sp也就是传入的sscratch值不为零，则跳转至64行，若sscratch的值为零，则恢复原sp中的值。这是因为，当中断来源于S模式时，sscratch的值为0，sp中存储的就是内核的堆栈地址。而当中断来源于U模式时，sp中存储的是用户的堆栈地址，sscratch中存储的则是内核的堆栈地址，需要交换二者，是sp指向内核的堆栈地址。
+如果sp也就是传入的sscratch值不为零，则跳转至64行，若sscratch的值为零，则恢复原sp中的值。这是因为，当中断来源于S模式是，sscratch的值为0，sp中存储的就是内核的堆栈地址。而当中断来源于U模式时，sp中存储的是用户的堆栈地址，sscratch中存储的则是内核的堆栈地址，需要交换二者，是sp指向内核的堆栈地址。
 
 接着在64,65行保存上下文，最后跳转至67行处理trap。handle_trap在pk目录下的handlers.c文件中，代码如下：
 

chapter4.md

@@ -1,13 +1,87 @@
-## 第四章．（实验3）物理内存管理
+# 第四章．（实验3）物理内存管理
 
-### 4.1 实验内容
+## 4.1 实验内容
 
-实验要求：了解物理内存，管理物理内存。 
 
-**4.1.1 练习一：OS内存的初始化过程**
+
+#### 应用： ####
+
+
+app3_1.c源文件如下：
+
+	 1     #define ecall() ({\
+	 2      asm volatile(\
+	 3         "li x17,81\n"\
+	 4       "ecall");\
+	 5     })
+	 6
+	 7     int main(void){
+	 8         //调用自定义的81号系统调用
+	 9          ecall();
+	 10         return 0;
+	 11     }
+
+对于操作系统来说，内存分配的过程需要对应用层透明，故而实验三的app同实验二相同，并在内核中对于的内存分配单元做如下校验：
+
+		
+	static void
+	basic_check(void) {
+	    struct Page *p0, *p1, *p2;
+	    p0 = p1 = p2 = NULL;
+	    assert((p0 = alloc_page()) != NULL);
+	    assert((p1 = alloc_page()) != NULL);
+	    assert((p2 = alloc_page()) != NULL);
+	
+	    assert(p0 != p1 && p0 != p2 && p1 != p2);
+	    assert(p0->ref == 0 && p1->ref == 0 && p2->ref == 0);
+	
+	
+	    list_entry_t free_list_store = free_list;
+	    list_init(&free_list);
+	    assert(list_empty(&free_list));
+	
+	    unsigned int nr_free_store = nr_free;
+	    nr_free = 0;
+	    free_page(p0);
+	    free_page(p1);
+	    free_page(p2);
+	    assert(nr_free == 3);
+	
+	    assert((p0 = alloc_page()) != NULL);
+	    assert((p1 = alloc_page()) != NULL);
+	    assert((p2 = alloc_page()) != NULL);
+	
+	    assert(alloc_page() == NULL);
+	
+	    free_page(p0);
+	    assert(!list_empty(&free_list));
+	
+	    struct Page *p;
+	    assert((p = alloc_page()) == p0);
+	    assert(alloc_page() == NULL);
+	
+	    assert(nr_free == 0);
+	    free_list = free_list_store;
+	    nr_free = nr_free_store;
+	
+	    free_page(p);
+	    free_page(p1);
+	    free_page(p2);
+	}
+
+
+
+
+#### 任务一 : OS内存的初始化过程（理解） ####
+
+任务描述：
 
 在"pk/mmap.c"内有 pk_vm_init()函数，阅读该函数，了解OS内存初始化的过程。
 
+
+预期输出：
+
+
 ```
 364  uintptr_t pk_vm_init()
 365  {
@@ -49,7 +123,11 @@
 
 以上代码中，我们给出了大体的注释，请根据以上代码，读者可以尝试画一下PK的逻辑地址空间结构图，以及逻辑地址空间到物理地址空间的映射关系。
 
-**4.1.2 练习二：first_fit内存页分配算法（需要编程）**
+
+#### 任务二 : first_fit内存页分配算法（编程） ####
+
+任务描述：
+
 
 在"pk/pmm.c" 中，我们实现了对物理内存的管理。
 
@@ -87,7 +165,11 @@ l pmm_check ：检查校验函数
 
 first_fit分配算法需要维护一个查找有序（地址按从小到大排列）空闲块（以页为最小单位的连续地址空间）的数据结构，而双向链表是一个很好的选择。pk/list.h定义了可挂接任意元素的通用双向链表结构和对应的操作，所以需要了解如何使用这个文件提供的各种函数，从而可以完成对双向链表的初始化/插入/删除等。
 
-​    
+
+预期输出：
+
+我们在实验二中已经讨论过中断入口函数位置的设置，现在继续跟踪中断入口函数，找出系统调用的执行过程。
+
 
 你可以使用python脚本检查你的输出：
 
@@ -104,7 +186,7 @@ running app3 m1024 : OK
 Score: 20/20 
 ```
 
-### 4.2 基础知识
+## 4.2 实验指导
 
 **4.2.1 物理内存空间与编址**
 

chapter5.md

@@ -1,12 +1,63 @@
-## 第五章．（实验4）缺页异常的处理
+# 第五章．（实验4）缺页异常的处理
 
-### 5.1 实验内容
+## 5.1 实验内容
 
-实验要求：在APP里写递归程序，其执行过程导致栈的不断增长。在代理内核中实现缺页中断的处理例程（trap），使其能够支撑递归程序的正确执行。
 
+#### 应用： ####
 
 
-**练习一：缺页中断实例的完善（需要编程）**
+app4_1.c源文件如下：
+
+
+	1 #include<stdio.h>
+	2
+	3 int main()
+	4 {
+	5
+	6         uintptr_t addr = 0x7f000000;
+	7         *(int *)(addr)=1;
+	8
+	9         uintptr_t addr1_same_page = 0x7f000010;
+	10         uintptr_t addr2_same_page = 0x7f000fff;
+	11         *(int *)(addr1_same_page)=2;
+	12         *(int *)(addr2_same_page)=3;
+	13
+	14         uintptr_t addr1_another_page = 0x7f001000;
+	15         uintptr_t addr2_another_page = 0x7f001ff0;
+	16         *(int *)(addr1_another_page)=4;
+	17         *(int *)(addr2_another_page)=5;
+	18
+	19
+	20         return 0;
+	21 }
+
+以上代码中对地址0x7f000000进行访问，将触发缺页异常。随后，对同一页内的地址0x7f000010、0x7f000fff进行访问，此时由于页0x7f000000已近完成映射，故而不会发生异常。最后有对新的一页进行访问，将再次引发缺页异常。
+
+app4_2.c源文件如下：
+	
+	  1 #include <stdio.h>
+	  2 void fun(int num){
+	  3         if(num==0){
+	  4                 return;
+	  5         }
+	  6         fun(num-1);
+	  7 }
+	  8 int main(){
+	  9         int num=10000;
+	 10         fun(num);
+	 11         printf("end  \n");
+	 12         return 0;
+	 13 }
+
+
+以上代码中进行了大量递归，这将产生缺页。
+
+
+
+#### 任务一 : 缺页中断实例的完善（编程） ####
+
+任务描述：
+
 
  **在**"pk/mmap.c"内有__handle_page_fault()函数，完善该函数，实现缺页中的处理。
 
@@ -33,6 +84,10 @@
 221    //<----------end
 ```
 
+
+预期输出：
+ 
+
 当你完成__handle_page_fault()函数后，可进行如下测试：
 
 编译app目录下，实验四相关文件：
@@ -74,7 +129,7 @@ running app4_2 : OK
  test4_2 : OK
 ```
 
-### 5.2 基础知识
+## 5.2 基础知识
 
 **5.2.1 虚拟地址空间**
 

chapter6.md

@@ -1,14 +1,32 @@
-## 第六章．（实验5）进程的封装
+# 第六章．（实验5）进程的封装
 
-### 6.1 实验内容
+## 6.1 实验内容
 
-实验要求：在APP里写fork调用，其执行过程将fork出一个子进程。在代理内核中实现fork的处理例程（trap），使其能够支撑APP程序的正确执行。
+#### 应用： ####
 
-在本次实验的app4.c文件中，将会测试fork（）函数。代码中170及172系统调用分别对应着sys_fork（）和sys_getpid（）系统调用。调用fork函数后，将会有两个返回。在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID；而在子进程中，fork返回0。你需要阅读proc.c文件，完善相关代码，是的app4.c可以正常运行。
+app5.c源文件如下：
 
+int main(){
 
 
-**6.1.1 练习一：alloc_proc（需要编程）**
+    if(fork() == 0) {
+        printf("this is child process;my pid = %d\n",getpid());
+    }else {
+        printf("this is farther process;my pid = %d\n",getpid());
+    }
+
+    return 0;
+}
+
+以上代码中，进行了fork调用，其执行过程将fork出一个子进程。
+
+
+
+
+#### 任务一 : alloc_proc（编程） ####
+
+任务描述：
+
 
 完善"pk/proc.c"中的alloc_proc()，你需要对以下属性进行初始化：
 
@@ -35,12 +53,16 @@ l uintptr_t pagetable;
 l uint32_t flags;           
 
 l char name[PROC_NAME_LEN + 1];   
+```
+
+
 
 
 
-**6.1.2 练习二：do_fork（需要编程）**
+#### 任务二 : do_fork（编程） ####
+
+任务描述：
 
-完善"pk/proc.c"中的do_fork函数，你需要进行以下工作：
 
 l 调用alloc_proc()来为子进程创建进程控制块
 
@@ -58,6 +80,9 @@ l 将子进程加入到链表中
 
 
 
+预期输出：
+ 
+
 完成以上代码后，你可以进行如下测试，然后输入如下命令：
 
 `$ riscv64-unknown-elf-gcc ../app/app5.c -o ../app/elf/app5`
@@ -116,7 +141,7 @@ running app5 : OK
 Score: 20/20
 ```
 
-### 6.2 基础知识
+## 6.2 实验指导
 
 **6.2.1 进程结构**