chapter1练习(已经废弃,没删是怕以后有用) ===================================================== .. toctree:: :hidden: :maxdepth: 4 - 本节难度: **低** 编程作业 ------------------------------- 彩色化 LOG +++++++++++++++++++++++++++++++ .. lab1 的工作使得我们从硬件世界跳入了软件世界,当看到自己的小 os 可以在裸机硬件上输出 ``hello world`` 是不是很高兴呢?但是为了后续的一步开发,更好的调试环境也是必不可少的,第一章的练习要求大家实现更加炫酷的彩色log。 .. 详细的原理不多说,感兴趣的同学可以参考 `ANSI转义序列 `_ ,现在执行如下这条命令试试 .. .. code-block:: console .. $ echo -e "\x1b[31mhello world\x1b[0m" .. 如果你明白了我们是如何利用串口实现输出,那么要实现彩色输出就十分容易了,只需要用需要输出的字符串替换上一条命令中的 ``hello world``,用期望颜色替换 ``31(代表红色)`` 即可。 .. .. warning:: .. 以下内容仅为推荐实现,不是练习要求,有时间和兴趣的同学可以尝试。 .. 我们推荐实现如下几个等级的输出,输出优先级依次降低: .. .. list-table:: log 等级推荐 .. :header-rows: 1 .. :align: center .. * - 名称 .. - 颜色 .. - 用途 .. * - ERROR .. - 红色(31) .. - 表示发生严重错误,很可能或者已经导致程序崩溃 .. * - WARN .. - 黄色(93) .. - 表示发生不常见情况,但是并不一定导致系统错误 .. * - INFO .. - 蓝色(34) .. - 比较中庸的选项,输出比较重要的信息,比较常用 .. * - DEBUG .. - 绿色(32) .. - 输出信息较多,在 debug 时使用 .. * - TRACE .. - 灰色(90) .. - 最详细的输出,跟踪了每一步关键路径的执行 .. 我们可以输出比设定输出等级以及更高输出等级的信息,如设置 ``LOG = INFO``,则输出 ``ERROR``、``WARN``、``INFO`` 等级的信息。简单 demo 如下,输出等级为 INFO: .. .. image:: color-demo.png .. 为了方便使用彩色输出,我们要求同学们实现彩色输出的宏或者函数,用以代替 print 完成输出内核信息的功能,它们有着和 prinf 十分相似的使用格式,要求支持可变参数解析,形如: .. .. code-block:: rust .. // 这段代码输出了 os 内存空间布局,这到这些信息对于编写 os 十分重要 .. info!(".text [{:#x}, {:#x})", s_text as usize, e_text as usize); .. debug!(".rodata [{:#x}, {:#x})", s_rodata as usize, e_rodata as usize); .. error!(".data [{:#x}, {:#x})", s_data as usize, e_data as usize); .. .. code-block:: c .. info("load range : [%d, %d] start = %d\n", s, e, start); .. 在以后,我们还可以在 log 信息中增加线程、CPU等信息(只是一个推荐,不做要求),这些信息将极大的方便你的代码调试。 实验要求 +++++++++++++++++++++++++++++++ .. - 实现分支:ch1。 .. - 完成实验指导书中的内容,在裸机上实现 ``hello world`` 输出。 .. - 实现彩色输出宏(只要求可以彩色输出,不要求 log 等级控制,不要求多种颜色)。 .. - 隐形要求:可以关闭内核所有输出。从 lab2 开始要求关闭内核所有输出(如果实现了 log 等级控制,那么这一点自然就实现了)。 .. - 利用彩色输出宏输出 os 内存空间布局,即:输出 ``.text``、``.data``、``.rodata``、``.bss`` 各段位置,输出等级为 ``INFO``。 实验检查 +++++++++++++++++++++++++++++++ .. - 实验目录要求(Rust) .. .. code-block:: .. ├── os(内核实现) .. │   ├── Cargo.toml(配置文件) .. │   ├── Makefile (要求 make run LOG=xxx 可以正确执行,可以不实现对 LOG 这一属性的支持,设置默认输出等级为 INFO) .. │   └── src(所有内核的源代码放在 os/src 目录下) .. │   ├── main.rs(内核主函数) .. │   └── ... .. ├── reports .. │   ├── lab1.md/pdf .. │   └── ... .. ├── README.md(其他必要的说明) .. ├── ... .. 报告命名 labx.md/pdf,统一放在 reports 目录下。每个实验新增一个报告,为了方便修改,检查报告是以最新分支的所有报告为准。 .. - 检查 .. .. code-block:: console .. $ cd os .. $ git checkout ch1 .. $ make run LOG=INFO .. 可以正确执行(可以不支持LOG参数,只有要彩色输出就好),可以看到正确的内存布局输出,根据实现不同数值可能有差异,但应该位于 ``linker.ld`` 中指示 ``BASE_ADDRESS`` 后一段内存,输出之后关机。 问答作业 ------------------------------- .. 1. 为了方便 os 处理,M态软件会将 S 态异常/中断委托给 S 态软件,请指出有哪些寄存器记录了委托信息,rustsbi 委托了哪些异常/中断?(也可以直接给出寄存器的值) .. 2. 请学习 gdb 调试工具的使用(这对后续调试很重要),并通过 gdb 简单跟踪从机器加电到跳转到 0x80200000 的简单过程。只需要描述重要的跳转即可,只需要描述在 qemu 上的情况。 .. 3. tips: .. - 事实上进入 rustsbi 之后就不需要使用 gdb 调试了。可以直接阅读代码。`rustsbi起始代码 `_ 。 .. - 可以使用示例代码 Makefile 中的 ``make debug`` 指令。 .. - 一些可能用到的 gdb 指令: .. - ``x/10i 0x80000000`` : 显示 0x80000000 处的10条汇编指令。 .. - ``x/10i $pc`` : 显示即将执行的10条汇编指令。 .. - ``x/10xw 0x80000000`` : 显示 0x80000000 处的10条数据,格式为16进制32bit。 .. - ``info register``: 显示当前所有寄存器信息。 .. - ``info r t0``: 显示 t0 寄存器的值。 .. - ``break funcname``: 在目标函数第一条指令处设置断点。 .. - ``break *0x80200000``: 在 0x80200000 出设置断点。 .. - ``continue``: 执行直到碰到断点。 .. - ``si``: 单步执行一条汇编指令。 报告要求 ------------------------------- - 简单总结你实现的功能(200字以内,不要贴代码)。 - 完成问答题。 - (optional) 你对本次实验设计及难度/工作量的看法,以及有哪些需要改进的地方,欢迎畅所欲言。