PA1

约 671 个字 5 行代码 预计阅读时间 2 分钟

Abstract

PA1 的实验心得。

WIP

配置了 ccache。

部分蓝框思考题

Question

计算机可以没有寄存器吗？如果可以，这会对硬件提供的编程模型有什么影响呢？

Answer

可以。

编程模型主要包括指令集架构、内存模型、数据类型与执行模型等方面。指令集架构上，会导致每条指令的操作数都必须是内存地址，每条指令都会变得很长而且很慢；内存模型会变得简单，无需再进行寄存器分配。

ADD [C], [A], [B] ; *c = *a + *b

Question

对于 GNU/Linux 上的一个程序，怎么样才算开始？怎么样才算是结束？对于在 NEMU 中运行的程序，问题的答案又是什么呢？NEMU 中为什么要有 nemu_trap？为什么要有 monitor？

Answer

对于 GNU/Linux 上的程序，在 Shell 中输入 ./my_program 时：

• Shell 进程会调用 fork() 创建一个新的子进程，然后调用 execve() 系统调用。
• 内核处理 execve() 系统调用，具体会检查 ELF 格式，为新程序建立页表，将程序的代码段和数据段从磁盘加载到内存，初始化堆栈等。
• 如果程序需要动态链接库，内核会加载并运行动态链接器，进行动态链接。
• 操作系统将 CPU 的 PC 设置为程序入口点（通常是 _start，由 C 运行时库提供），从此程序开始真正执行。_start 进行一些初始化后调用 main() 函数。

结束过程是这样的：

• 程序执行到 main() 函数的 return 语句或调用 exit() 函数；实质上最终会执行 exit_group() 或类似的系统调用。
• 内核接管控制权，释放该进程占用的所有资源（内存、打开的文件描述符、信号量等），随后通知父进程该子进程已终止（发送 SIGCHLD 信号）。

由于 NEMU 中没有 OS，所以没有 exit 等系统调用；程序需要 nemu_trap 来宣告结束。

Monitor 负责解析命令行参数、读入客户程序镜像、初始化内存和寄存器等引导与初始化工作；同时还集成了简易调试器（sdb）。

Question

如果在运行 NEMU 之后直接键入 q 退出，你会发现终端输出了一些错误信息。请分析这个错误信息是什么原因造成的，然后尝试在 NEMU 中修复它。

Answer

在 NEMU 的交互（sdb）中，q 命令只是让命令循环退出（handler 返回 -1），但并没有把全局状态 nemu_state.state 设为 NEMU_QUIT。因此程序在 main() 处最终的 is_exit_status_bad() 返回了退出码 1。

static int cmd_q(char *args) {
    nemu_state.state = NEMU_QUIT;
    return -1;
}

评论区