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实验一：中断

实验之前

git clone https://github.com/rcore-os/rCore-Tutorial.git
cd rCore-Tutorial
git checkout lab-1

实验题

  1. 简述：在 rust_main 函数中，执行 ebreak 命令后至函数结束前，sp 寄存器的值是怎样变化的？

    分析过程：

    1. 修改Makefile，为gdb增加-tui参数，方便调试

    2. 执行make debug，并在rust_main、__interrupt处，及第44行打断点，然后continue：

      $ make debug
(gdb) b rust_main
(gdb) b __interrupt
(gdb) b 44
(gdb) c

    3. 使用next指令单步执行到llvm_asm!("ebreak");，执行info registers sp查看此时的sp值，

      (gdb) info registers sp
sp             0x802165f0       0x802165f0

    4. 输入continue使其继续执行，然后代码在__interrupt处暂停，再次查看此时的sp值：

      (gdb) info registers sp
sp             0x802164e0       0x802164e0

      这里sp的值改变了，原因为__interrupt内第一条指令即为：addi sp, sp, -34*8

      计算一下它们的差值：0x802165f0 - 0x802164e0 = 272 = 34 * 8，没有问题

    5. 继续在handle_interrupt函数处打断点，然后continue，此时sp的值为：

      (gdb) info registers sp
sp             0x80216490       0x80216490

      计算得，栈顶减小了80 = 10 * 8字节

    6. 函数将执行match语句，并进入到breakpoint函数中，所以再打断点、continue，此时sp的值为：

      (gdb) info registers sp
sp             0x80216400       0x80216400

      计算得，栈顶减小了144 = 18 * 8字节

    7. breakpoint函数结束后，栈顶变回0x80216490

    8. handler_interrupt函数结束后，栈顶变回0x802164e0

    9. __restore执行结束后，panic!宏执行前，栈顶变回0x802165f0

    回答：执行ebreak前，栈顶位置在0x802165f0，进入__interrupt后栈顶下降到0x802164e0，进入handler_interrupt函数后栈顶下降到0x80216490，进入breakpoint函数后栈顶下降到0x80216400；

    从函数中退出后，栈顶再沿下降顺序逐次上升，最终执行完ebreak后又回到0x802165f0

  2. 回答：如果去掉 rust_main 后的 panic 会发生什么，为什么？

    首先，进入src/main.rs，将第44行panic!语句注释起来，然后开启gdb，在44行打断点，然后continue，step，发现此时函数进入了riscv::register::scause::Scause::is_interrupt函数内

    继续使用next单步跟踪，进入到了riscv::register::scause::Scause::cause函数……

    最终的结果为，触发LoadFault异常而退出：

    src/interrupt/handler.rs:59: 'Unresolved interrupt: Exception(LoadFault)

    解答：去掉panic后，代码会随即进入entry.asm后面的库函数，最终会因为LoadFault异常而终止运行。

  3. 实验

    1. 在src/interrupt/handler.rs的handler_interrupt函数的match语句中添加如下代码：

      // 访存异常
Trap::Exception(Exception::LoadFault) => loadfault(context, stval),

    2. 查询《RISC-V手册》得知：异常发生时，stval会被设置成出错的地址或者其它特定异常的信息字，这里应设为出错的地址，所以在src/interrupt/handler.rs中定义如下函数：

      /// 处理访存异常情况
///
/// 如果要访问的内存为0x0，则输出SUCCESS!
/// 处理完成后要将 `sepc` 增加 2 字节，否则 `pc` 值不变的话会发生死循环，不停输出SUCCESS!
fn loadfault(context: &mut Context, stval: usize) {
    if stval == 0 {
        println!("SUCCESS!");
    }
    context.sepc += 2;
}

    3. 去掉src/main.rs中，rust_main函数最后的panic!，因为它会导致关机，然后在src/entry.asm中，jal rust_main之后添加jr x0，运行即可