操作系统 Lab 3：进程、异常与调度

#作业

实验要求

实验指导书列出的实现任务为：

  1. 完成 env_init、map_segment、env_setup_vm 与 env_alloc。
  2. 完成 load_icode_mapper、load_icode 与 env_create，建立并装载用户进程。
  3. 完成 env_run。
  4. 补充 kern/entry.S、kernel.lds 与 RESET_KCLOCK。
  5. 完成 schedule。

Thinking 3.1：页目录自映射

解释：

e->env_pgdir[PDX(UVPT)] =
    PADDR(e->env_pgdir) | PTE_V | PTE_PLV | PTE_C;
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这行代码把页目录中虚拟地址 UVPT 对应的页目录项，设为当前进程页目录所在物理页的页号，并附加有效位与访问属性。这样程序可以通过固定虚拟地址读取二级页表和页目录。

Thinking 3.2：elf_load_seg 的 data

elf_load_seg 以函数指针形式接收回调 map_page。找到 data 参数的来源，说明其作用，以及能否省略。

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data 来自创建进程时取得的新进程控制块指针。它让 load_icode_mapper 得到当前进程控制块，不能省略，否则回调无法知道要把 ELF 内容映射到哪个进程。

Thinking 3.3：段加载的边界情况

结合 elf_load_seg 的参数与实现，说明它需要处理哪些页面加载情况。

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先处理传入起始地址到页面边界之间的非对齐部分；随后逐页读入文件内容；最后对文件内容之外、内存段范围之内的部分补零。

Thinking 3.4：env_tf.era 中的地址

env_tf.era 保存的是物理地址还是虚拟地址？

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虚拟地址。

Thinking 3.5：异常处理函数

找出 0、1、4、11 号异常处理函数的实现位置。

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0 号异常处理函数 handle_int 在 genex.S 中定义；1 号 handle_tlb、4 号 handle_mod 和 11 号 handle_sys 由 genex.S 中的 BUILD_HANDLER 宏生成。

Thinking 3.6：时钟中断的开关

阅读 entry.S、genex.S 和 env_asm.S，说明时钟中断何时开启、何时关闭。

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就这三段代码而言，只在执行 ertn 返回时重新开启，中断处理的其余过程保持关闭。

Thinking 3.7：时钟中断如何切换进程

说明操作系统如何根据时钟中断切换进程。

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时钟中断触发异常，异常入口保存现场并分发到时钟中断处理程序；处理程序进入调度函数，判断是否需要选择新进程、设置新的时间片计数，再由进程运行函数切换上下文并恢复现场。

我当时记录的难点与体会

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我当时把难点概括为两条：一是中断与异常的完整链路——异常分发、处理与现场恢复；二是时钟中断或主动调度如何进入调度器、判断是否切换进程、重置计数并运行新进程。我第一次实现时很迷茫，熟悉完整流程后才逐渐能够把各段代码串起来。

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