1 | // 启动时初始化进程表 |
p - pool 表示什么？
假设我们有一个名为 pool 的数组，其中包含了多个类型为 struct proc 的元素，并且有一个指针 p 指向其中的某个元素。
当 p 指向 pool 数组的第一个元素时，p - pool 的结果将是 0，因为指针相对于数组首地址的偏移量为 0。
当 p 指向 pool 数组的第二个元素时，p - pool 的结果将是 1，因为指针相对于数组首地址的偏移量为 1。
以此类推，当 p 指向 pool 数组的第 N 个元素时，p - pool 的结果将是 N-1，因为指针相对于数组首地址的偏移量为 N-1。
总结来说，如果 p 是指向 pool 数组中第 N 个元素的指针，那么 p - pool 的结果将是 N-1。
原调度函数每次都会从 pool 数组的第一个元素开始遍历，这样会导致每次都是从第一个进程开始运行，而不是从上次运行的进程开始运行。需要修改为如下：
1 | // 调度程序永不返回。它循环执行以下操作： |
LAB1
1 | --- |
问答作业
问题一
正确进入 U 态后，程序的特征还应有：使用 S 态特权指令，访问 S 态寄存器后会报错。请同学们可以自行测试这些内容（参考 前三个测例，描述程序出错行为，同时注意注明你使用的 sbi 及其版本。
测试前三个测试用例指的是uCore-Tutorial-Code-2023S/user/src/ 目录下的三个bad测试用例，查看user项目的 Makefile 可以发现在编译时修改CHAPTER参数值为2_bad即可编译运行这些测试用例。
1 | [rustsbi] RustSBI version 0.3.0-alpha.2, adapting to RISC-V SBI v1.0.0 |
第一个进程测试用例如下：
1 | int main() |
在您提供的代码中，将空指针分配给指针变量*p 后，试图对其进行解引用并将值 0 赋给该指针。由于用户模式下禁止直接访问物理内存，操作系统会检测到这个非法操作并触发异常。因此，该程序 IllegalInstruction in application, core dumped.
在 RISC-V 架构中，U 模式是最低的用户模式，用户程序无法直接访问物理内存或其他特权级别资源。这种限制是为了确保操作系统的安全性和稳定性。
第二个进程测试用例如下：
1 | int main() |
试图使用汇编语言执行 sret 指令，该指令用于从中断或异常处理程序返回。由于用户模式下禁止直接访问特权级别寄存器，操作系统会检测到这个非法操作并触发异常。因此，该程序 IllegalInstruction in application, core dumped。
第三个进程测试用例如下：
1 | int main() |
原因同上，试图使用汇编语言执行 csrr 指令，该指令用于从特权级别寄存器中读取值。由于用户模式下禁止直接访问特权级别寄存器，操作系统会检测到这个非法操作并触发异常。因此，该程序 IllegalInstruction in application, core dumped。
在操作系统代码中，触发异常后会进入void usertrap() 函数，该函数会根据 scause 寄存器的值判断异常类型，用例中的结果进入了case IllegalInstruction，其中 IllegalInstruction = 2。我们查阅手册 riscv-privileged.pdf ，可以查到 IllegalInstruction 的值为 2，与预期相符。
问题二
请结合用例理解 trampoline.S 中两个函数 userret 和 uservec 的作用，并回答如下几个问题：
L79: 刚进入 userret 时，a0、a1 分别代表了什么值。
在进入userret函数时，a0和a1分别代表以下值：
a0: TRAPFRAME 的地址，指向当前进程的陷阱帧（trapframe）结构体。a1: 用户页表的地址，即进程的页表（pagetable）。这个地址会被写入到satp寄存器中，用于切换到用户模式的页表。
L87-L88: sfence 指令有何作用？为什么要执行该指令，当前章节中，删掉该指令会导致错误吗？
1 | csrw satp, a1 |
sfence指令（Store Fence）的作用是确保之前的存储操作完成，并且对其他处理器上的核心可见。
执行sfence指令的主要目的是为了保证内存访问的顺序性和一致性。在多核处理器系统中，不同的核心可能会有自己的缓存，当一个核心修改了共享内存中的数据时，为了保证其他核心能够看到这个修改，需要使用sfence指令来刷新缓存并将修改写回共享内存。
在代码中，sfence指令被用于确保对用户页表的修改对其他处理器上的核心可见。因为目前我只使用了单核处理器，所以不会出现多核处理器的情况，因此sfence指令的作用是确保对用户页表的修改对当前核心可见。
因此，当前章节中，删掉该指令不会导致错误。
L96-L125: 为何注释中说要除去 a0？哪一个地址代表 a0？现在 a0 的值存在何处？
1 | # restore all but a0 from TRAPFRAME |
a0 是保存在 sscratch 寄存器中的，首先，该代码通过 ld 指令从 TRAPFRAME 中加载各个寄存器的值。然后，这些值被存储在相应的寄存器中，以便在恢复用户上下文时使用。
接下来，代码使用 csrrw 指令将 sscratch 寄存器的值与 a0（即 TRAPFRAME）进行交换。这样做是为了将用户的 a0（TRAPFRAME）保存在 sscratch 寄存器中，以便后续步骤可以正确地恢复用户上下文。
最后，通过 sret 指令返回到用户模式，并将控制权交给用户代码。在执行 sret 指令后，处理器将根据用户上下文中的 sepc 寄存器的值跳转到用户代码的指令地址。返回的同时，处理器还会自动恢复 sstatus 寄存器的值，以确保正确的特权级别和中断状态。
userret：中发生状态切换在哪一条指令？为何执行之后会进入用户态？
在userret函数中，发生状态切换的指令是sret指令。
sret指令用于从内核模式切换到用户模式，并将控制权交给用户代码。执行sret指令后，处理器会根据用户上下文中的sepc寄存器的值跳转到用户代码的指令地址。
执行sret指令之后进入用户态的原因是，该指令会自动恢复sstatus寄存器的值，以确保正确的特权级别和中断状态。当sret指令执行后，处理器将从内核态切换回用户态，程序将继续执行用户代码。这意味着userret函数成功完成了从内核切换到用户模式的过程。
L29：执行之后，a0 和 sscratch 中各是什么值，为什么？
1 | csrrw a0, sscratch, a0 |
在执行指令后，a0和sscratch中的值发生了互换。
假设原始a0寄存器中的值为 X，而sscratch寄存器中的值为 Y。执行csrrw a0, sscratch, a0指令后，a0寄存器中的值变为 Y，而sscratch寄存器中的值变为 X。
这是因为csrrw指令是一个特权指令，用于将某个 CSR（Control and Status Register）的值读取到目标寄存器，然后将目标寄存器的值写回到该 CSR 中。在这里，csrrw a0, sscratch, a0指令将sscratch寄存器的值读取到a0寄存器中，同时将a0寄存器中的值写回到sscratch寄存器中，从而实现了两者之间的数据交换。
L32-L61: 从 trapframe 第几项开始保存？为什么？是否从该项开始保存了所有的值，如果不是，为什么？
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进入 S 态是哪一条指令发生的？
L75-L76: ld t0, 16(a0) 执行之后，t0中的值是什么，解释该值的由来？
1 | ld t0, 16(a0) |
ld t0, 16(a0)就是从 trapframe 中恢复 t0寄存器值，t0保存了kernel_trap的入口地址。使用 jr t0，就跳转到了我们早先设定在 trapframe->kernel_trap 中的地址，也就是 trap.c 之中的 usertrap 函数。这个函数在 main 的初始化之中已经调用了。