RISC-V assembly (easy)

问题

  1. 哪些寄存器保留函数的参数？例如，在main函数对printf的调用中，哪个寄存器保留13？
  2. main函数中哪里调用了汇编代码中的f函数和g函数？（编译器可能内联函数）
  3. printf位于哪个地址？
  4. 紧接着在main中跳转到printf之后，寄存器ra中保留的值是什么？

  5. 运行下列代码：

    unsigned int i = 0x00646c72;printf("H%x Wo%s", 57616, &i);

    输入什么？
    输入取决于RISC-V是小端序（little-endian）的事实。若RISC-V是大端序(big-endian)，则i该当设置成什么能力给出雷同的输入？须要扭转57616吗？

  6. 下列代码中，y=之后将会输入什么？（非特定值）为何？

    printf("x=%d y=%d", 3);

答复

  1. a0 a1 a2（main函数只有这仨，实际上到a7）; a2保留13
  2. 在0x26处，看到间接将12给寄存器a1，阐明f的调用被优化掉了
  3. 在0x34处，可知jalr跳转到1554 + ra地址处。而依据0x30处，寄存器ra保留了0x30的地址，因而jalr跳转到1554(dec)+0x30(hex)=0x642(hex)的指标地址，因而printf的地址是0x642，发现与正文雷同
  4. 0x38

  5. 输入：HE110 World

    • 首先%x输入57616的十六进制模式
    • 而后是值为0x00646c72的i，%s实际上读取的是字符串，也就是一个又一个char，所以i这个int类型实际上能够看作由4个char类型组成，而后就是这4个char怎么排列的问题
    • 大端序即：0x12345678 -> 0x 12 34 56 78（从左到右地址序号增大）
    • 小端序即：0x12345678 -> 0x 78 56 34 12（从左到右地址序号增大）
    • 材料指出RISC-V采纳小端序，由此可知i在内存当中的贮存为：0x 72 6c 64 00
    • 因而会先读取值为0x72的char类型，在ascii中对应字母r；而后是0x6c，对应字母l；0x64对应d；0x00对应终止

    因而若是大端序，则i应设置为：i = 0x646c7200。而57616不须要变，因为没有产生扭转大小的类型转变。

  6. 实践上讲，因为传入两个参数，因而a0和a1寄存器都保留了确定的值，但在printf中因为应用了第三个参数，因而会应用a2的值作为y=后边的输入值；但a2寄存器中的值并不能确定，因而不确定输入后果。
    但实际上，我尝试屡次都是1。可能是因为没有函数应用寄存器a2，a2就始终放弃值为1的状态吧

Backtrace (moderate)

要求

回溯对debug十分有用：在error产生时刻的堆栈上零碎调用的一个列表。为实现回溯，编译器生成机器码，在堆栈上保护以后调用链上每个函数对应的堆栈帧。每个堆栈帧由返回地址和一个指向调用者堆栈帧的帧指针组成。寄存器s0包含一个指向以后堆栈帧的指针（理论指向堆栈上保留的返回地址+8）.你的backtrace该当应用帧指针遍历堆栈并打印堆栈帧上保留的返回地址。

在kernel/printf.c中实现backtrace()。在sys_sleep中调用此函数。运行命令bttest，会调用sys_sleep。输入格局该当如下所示：

backtrace:0x0000000080002cda0x0000000080002bb60x0000000080002898

在终端运行命令addr2line -e kernel/kernel并将backtrace输入的地址复制粘贴过去就能失去以下输入：

kernel/sysproc.c:74kernel/syscall.c:224kernel/trap.c:85

提醒

  • 在defs.h中增加定义。

  • GCC编译器将以后函数的帧指针保留在寄存器s0中。在kernel/risv.h中增加上面的函数：

    static inline uint64 r_fp() {    uint64 x;    asm volatile("mv %0, s0" : "=r" (x) );    return x;}

    在backtrace中调用该函数可通过内联的机器码读取寄存器s0

  • 堆栈帧布局示意图（如下）。留神，返回地址位于堆栈帧帧指针固定偏移-8的中央；以及保留的帧指针位于（以后）帧指针固定偏移-16的地位。

    Stack                .                .    +->          .    |   +-----------------+   |    |   | return address  |   |    |   |   previous fp ------+    |   | saved registers |    |   | local variables |    |   |       ...       | <-+    |   +-----------------+   |    |   | return address  |   |    +------ previous fp   |   |        | saved registers |   |        | local variables |   |    +-> |       ...       |   |    |   +-----------------+   |    |   | return address  |   |    |   |   previous fp ------+    |   | saved registers |    |   | local variables |    |   |       ...       | <-+    |   +-----------------+   |    |   | return address  |   |    +------ previous fp   |   |        | saved registers |   |        | local variables |   |$fp --> |       ...       |   |        +-----------------+   |        | return address  |   |        |   previous fp ------+        | saved registers |$sp --> | local variables |        +-----------------+
  • backtrace须要辨认最初的栈帧以进行递归。一个有用的事实是，为每个内核堆栈调配的内存由单个对齐内存页组成，因而给定堆栈上的所有堆栈帧都在同一内存页上。你能够应用PGROUNDDOWN(fp)辨认帧指针援用的内存页

如果backtrace运行失常，能够在panic中调用它。

实现

  1. 在defs.h中增加定义（略）
  2. 将提醒给的r_fp()函数复制到risv.h（略）

  3. backtrace实现思路：

    • 首先还是能够确定，最简略的办法还是递归调用一个打印函数。
    • 递归就须要确定递归终止条件，这次提醒中也给出了终止条件——堆栈帧都保留在同一内存页上，即帧指针都在同一内存页。由此可得递归终止条件：若以后堆栈帧中保留的前一个帧指针与以后帧指针不在同一内存页，则阐明保留的并非帧指针，就能够终止递归了。
    • 而后就是返回地址获取办法：以后帧指针偏移-8后解援用
    • 前一个帧指针获取办法：以后帧指针偏移-16后解援用

  4. 在printf.c中实现backtrace

    void printFramePointer(uint64 fp) {    uint64 pre_fp = *(uint64*)(fp - 16);    printf("%p\n", *(uint64*)(fp - 8));    if (PGROUNDDOWN(fp) == PGROUNDDOWN(pre_fp)) {        printFramePointer(pre_fp);    }}void backtrace(void) {    printFramePointer(r_fp());}
  5. 在sys_sleep()中增加backtrace()（略）

后果

运行后果

测试后果