练习6--完善中断初始化和处理

1.  中断向量表中一个表项占多少个字节?其中哪几位代表中断处理代码的入口?

答:系统将所有的中断事件统一进行编号(0~255),这个编号称为中断向量。中断向量表的一个表项占8个字节,其结构如下:

  0~15位:偏移地址的0~15位;

  16~31位:段选择子;

  32~47位:属性信息(包括DPL等);

  48~63位:偏移地址的16~31位。

其中第16~32位是段选择子,用于索引全局描述符表GDT来获取中断处理代码对应的 段地址,再加上第0~15、48~63位构成的偏移地址,即可得到中断处理代码的入口。

2. 请编程完善kern/trap/trap.c中对中断向量表进行初始化的函数idt_init。在idt_init函数中,依次对所有中断入口进行初始化。使用mmu.h中的SETGATE宏,填充idt数组内容。每个中断的入口由tools/vectors.c生成,使用trap.c中声明的vectors数组即可。

答:分析如下,

  1) Ucore启动后,通过idt_init函数初始化IDT表,IDT表的每个元素均为門描述符,记录一个中断向量对应的中断处理函数的段选择子、偏移量和属性(门类型、DPL等),所以初始化IDT表就是初始化每个中断向量的这些属性。

  2) 除了系统调用(T_SYSCALL)的门类型为陷阱門、DPL=3(用户级权限)以外,其它终端的门类型均为中断門、DPL=0(内核级权限,即仅能够使用int 0x30指令)。

  3) vectors中存储了中断处理程序的入口程序和入口地址,即该数组中第i个元素对应第i个中断向量的中断处理函数地址。vectors定义在vector.S文件中,通过一个工具程序vector.c生成。而且由vector.S文件开头可知,中断处理函数属于.text的内容。因此,中断处理函数的段选择子即.text的段选择子GD_KTEXT。从kern/mm/pmm.c可知.text的段基址为0,因此中断处理函数地址的偏移量等于其地址本身。

  4) 使用mmu.h中的SETGATE宏来填充idt数组的内容,传递的参数有向量的首地址、門的类型、是否为系统调用、段选择子、偏移地址和DPL。

  5) 完成IDT表的初始化之后,还需执行’LIDT’命令将IDT表的起始地址加载到IDTR寄存器中。LIDT指令的作用:使用一个包含线性地址基址和界限的内存操作数来加载IDT。用来在OS创建IDT时设定IDT的起始地址。该指令只能在特权级0执行。

  根据上面分析,写出idt_init函数的源代码:

  

3. 请编程完善trap.c中的中断处理函数trap,在对时钟中断进行处理的部分填写trap函数中处理时钟中断的部分,使操作系统每遇到100次时钟中断后,调用print_ticks子程序,向屏幕上打印一行文字”100 ticks”。

答:分析如下,

  1) Trap函数只是调用了trap_dispatch函数,而trap_dispatch函数实现了对各种中断的处理,这题只要我们完成对时钟中断的处理,也就是trap_dispatch函数中第一个case语句。

  2) 可以使用kern/driver/clock.c中的全局变量ticks记录当前始终中断次数,每次发生时钟中断则将ticks加一,如果加一之后ticks==100,则调用print_ticks子函数打印相关信息,并将ticks置0.

  经过以上分析,写出如下源代码:

  实现效果:

在lab1目录下执行’make qemu’,观察到如下结果,发现每过1s屏幕打印一次’100 ticks’,并且按下的键也会在屏幕上显示:

参考链接:https://www.cnblogs.com/wuhualong/p/ucore_lab1_exercise6_report.html

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