# 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. 段寄存器的字段含义和功能有哪些？
- 代码段寄存器CS：当前执行程序段地址
- 数据段寄存器DS：当前执行程序所用的操作数段地址
- 堆栈段寄存器SS：当前执行程序所用的堆栈段地址
- 附加端寄存器ES：当前执行程序所用的附加数据段地址
2. 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？
- DPL：访问该段的权限级别，存储在GDT中
- CPL：正在执行代码段的特权级，存储在CS和SS中
- RPL：进程对段访问的请求权限，存储在段选择子中

对应的访问权限是什么？
3. 分析可执行文件格式elf的格式（无需回答）

### 4.2 C函数调用的实现

### 4.4 x86中断处理过程

1. 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？
- 内核态中断，不需要特权级切换时，压栈EFLAGS、CS、EIP、Error Code；用户态中断需要特权级切换时，压栈SS、ESP、CS、EIP、EFLAGS、Error Code
2. 为什么在用户态的中断响应要使用内核堆栈？
- 中断服务例程在内核态执行，中断服务例程执行完，需要通过弹栈获得中断处的寄存器值，因此使用内核堆栈。
3. 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?
- trap类型中断门：控制权递交时不改IF标志；interrupt类型中断门：控制权递交时关中断，清IF标志。
- 中断无限嵌套。

### 4.8 练习四和五 ucore内核映像加载和函数调用栈分析

1. 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？

### 4.9 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. 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。