Lab1

Thinking 1.1

请阅读 附录中的编译链接详解，尝试分别使用实验环境中的原生 x86 工具链（gcc、ld、readelf、objdump 等）和 MIPS 交叉编译工具链（带有 mips-linux-gnu-前缀），重复其中的编译和解析过程，观察相应的结果，并解释其中向 objdump 传入的参数的含义。

新建 + 预处理

只编译而不链接 + 反汇编

传入参数为test.o,此处仅生成test.c的目标文件，未链接其他目标文件，故printf 的具体实现依然不在我们的程序中。

编译 + 反汇编

传入的参数为a.out，此处为test.c编译出的可执行文件，在链接（Link）阶段，printf 的实现被插入到最终的可执行文件中的。

objdump 传入的参数的含义

-D, --disassemble-all    Display assembler contents of all sections
      --disassemble=<sym>  Display assembler contents from <sym>
-S, --source             Intermix source code with disassembly
      --source-comment[=<txt>] Prefix lines of source code with <txt>

Thinking 1.2

思考下述问题：

• 尝试使用我们编写的 readelf 程序，解析之前在 target 目录下生成的内核 ELF 文件。
• 也许你会发现我们编写的 readelf 程序是不能解析 readelf 文件本身的，而我们刚才介绍的系统工具 readelf 则可以解析，这是为什么呢？（提示：尝试使用 readelf-h，并阅读 tools/readelf 目录下的 Makefile，观察 readelf 与 hello 的不同）

原因：

生成readelf可执行文件未加上“-m32”的选项，默认生成64位的目标代码，生成hello可执行文件加上“-m32”的选项，生成32位的目标代码。

在elf.h源文件中，储存的变量为32位或者16位，不能解析64位的readelf的目标文件。

Thinking 1.3

在理论课上我们了解到，MIPS 体系结构上电时，启动入口地址为 0xBFC00000（其实启动入口地址是根据具体型号而定的，由硬件逻辑确定，也有可能不是这个地址，但一定是一个确定的地址），但实验操作系统的内核入口并没有放在上电启动地址，而是按照内存布局图放置。思考为什么这样放置内核还能保证内核入口被正确跳转到？（提示：思考实验中启动过程的两阶段分别由谁执行。）

• MIPS 体系结构加电之后，最先进入kseg1的启动入口地址，因为其是非cache存取的，支持“非翻译无需转换”，唯一能在系统重启后正常工作的地址空间，而由于内核所需内存过大，需要cache存取，需放入kseg0的地址空间，故实验操作系统的内核入口并没有放在上电启动地址。
• 在Stage1阶段，通过启动入口地址，完成初始化Cache，设置堆栈等工作后，跳转至C语言入口。
• 进入Stage2阶段，完成时钟、环境变量、串口速率和内存的初始化工作，进行内存划分，对堆和栈初始化，并留出Bootloader代码大小的空间，将代码从flash上搬到ram上，执行Bootloader的代码，加载操作系统的内核到内存中的指定位置（即按照内存布局图放置的位置）。加载完成后，引导程序会跳转到内核的入口点，开始执行操作系统内核的初始化代码。

难点分析

实验体会

• Lab1课下：

课下主要难点在上述的难点分析中，在实际完成Lab1课下时，实际花费在理解理论知识的时间要大于完成思考题和练习题的时间，随之感受到的是对操作系统内核的启动流程，其中的关键节点有了更深刻的理解。补充一句，练习题中的实战printk真的很有意思，真切体会到C语言与ISA层联系之紧密，通过自行实现printk，理解在链接阶段，动态链接库中跳转printf的地址在哪里了。

• lab1-exam:

描述：在vprintfmt函数中实现一个标识符P，其作用是读入x,y两个变量，输出(x,y,|(x-y)*(x+y)|)，注意x,y的正负。

课下仔细完成printk，并且课下没有bug的话，这道题挺容易完成的

• lab1-extra:

描述：实现一个scanfk函数，可读入标识符为%d,%x,%c,%s，并保存在其后的变量中，不同变量间通过间隔符来分隔，变量前至少有一个间隔符，读入%x,%d时可能会出现前导0和负号，读入%s时要注意字符串以'\0'结尾

eg：

scanf("%s%x%d%c",&str ,&X ,&D ,&cha);
	 43tfe  -0a0 
  3256 +
str:43tf3\0
X:-160
D:3256
cha:+

注意：

难度并不是很大，主要是要细心。

在进行处理时，需进行分步处理，先除去变量前的间隔符，再判断是否有正负号，然后除去前导0，之后读入变量值。

千万不要写成如下代码，简直就是离谱，不仅出现大量重复代码，而且在用肉眼法debug时，出现判断失误的地方大大增加，同时修改bug时要多处同时更改……

if (ch == '-')
{
    in(data, &ch, 1);
    while (ch == '0')
    {
        in(data, &ch, 1);
    }
    int num = 0;
    int temp = 16;
    while (('0' <= ch && ch <= '9') || ('a' <= ch && ch <= 'f'))
    {
        num *= temp;
        if ('0' <= ch && ch <= '9')
        {
            num += (ch - '0');
        }
        else
        {
            num += (ch - 'a' + 10);
        }
        in(data, &ch, 1);
    }
    num *= -1;
    int *pos = (int *)va_arg(ap, int *);
    *pos = num;
}
else
{
    ......(与上面处理方法类似)
}