实验一：中断

实验之前

• 阅读实验指导零和一，最好一步步跟着实现一遍。
• checkout 到仓库中的 lab-1 分支，实验题将以此展开。

我们的实验题会提供一个基础的代码框架，以便于进行实验。如果你选择参考教程，自己编写操作系统，这个代码框架也可以用来进行对照。

实验题

1. 原理：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？

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   • sp 首先减去一个 Context 的大小（入栈），然后原 sp 的值被保存到这个入栈的 Context 中。

   • 执行 handle_interrupt 的过程中，随着局部变量的使用，编译器可能会自动加入一些出入栈操作。但无论如何，handle_interrupt 前后 sp 的值是一样的。

   • 从 handle_interrupt 返回后，执行 __restore，在最后将保存的原 sp 值恢复。

   
   

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

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   rust_main 返回后，程序并没有停止。rust_main 是在 entry.asm 中通过 jal 指令调用的，因此其执行完后会回到 entry.asm 中。但是，entry.asm 并没有在后面写任何指令，这意味着程序将接着向后执行内存中的任何指令。

   我们可以通过 rust-objdump -d -S os/target/riscv64imac-unknown-none-elf/debug/os | less 来查看汇编代码，其中就能看到：_start 只有短短三条指令，而后面则放着许多 Rust 库中的函数。这些指令可能导致程序进入循环，或崩溃退出。

   
   

3. 实验

   1. 如果程序访问不存在的地址，会得到 Exception::LoadFault。模仿捕获 ebreak 和时钟中断的方法，捕获 LoadFault（之后 panic 即可）。

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      直接在 match 中添加一个 arm 即可。例如 Trap::Exception(Exception::LoadFault) => panic!()

      
      

   2. 在处理异常的过程中，如果程序想要非法访问的地址是 0x0，则打印 SUCCESS!。

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      如果程序因无效访问内存造成异常，这个访问的地址会被存放在 stval 中，而它已经被我们作为参数传入 handle_interrupt 了，因此直接判断即可

      
      

   3. 添加或修改少量代码，使得运行时触发这个异常，并且打印出 SUCCESS!。

      • 要求：不允许添加或修改任何 unsafe 代码

      
      

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      • 解法 1：在 interrupt/handler.rs 的 breakpoint 函数中，将 context.sepc += 2 修改为 context.sepc = 0（则 sret 时程序会跳转到 0x0）
      • 解法 2：去除 rust_main 中的 panic 语句，并在 entry.asm 的 jal rust_main 之后，添加一行读取 0x0 地址的指令（例如 jr x0 或 ld x1, (x0)）