lec03 updating

Author: xyongcn

lec3/p1-osviewarch.md

@@ -27,6 +27,16 @@ backgroundColor: white
 [课程幻灯片列表](https://www.yuque.com/xyong-9fuoz/qczol5/glemuu?)
 
 
+---
+
+### 问题
+
+- 什么是计算机系统的**层次结构**？
+- 层次结构中相邻层次间有什么**区别**？
+- 层次结构中相邻层次间的**边界**是什么？
+
+例如：软件与硬件、操作系统与应用程序
+
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 **提纲**
 
@@ -110,7 +120,7 @@ u/rCore的框架结构
   - 好处：执行很快；
   - 好处：灵活-易于传递和返回复杂数据类型；
   - 好处：程序员熟悉的机制,...
-  - 坏处：应用程序不可靠，可能有恶意，有崩溃的风险
+  - **坏处**：应用程序不可靠，可能有恶意，有崩溃的风险
 
 
 <!--
@@ -150,25 +160,26 @@ u/rCore的框架结构
 
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 #### 隔离要解决的问题
-- 防止程序 X 破坏或监视程序 Y
+- 防止程序 X **破坏或监视**程序 Y
   - 读/写内存，使用 100％的 CPU，更改文件描述符
-- 防止进程干扰操作系统
-- 防止恶意程序、病毒、木马和 bug
+- 防止进程**干扰**操作系统
+- 防止恶意程序、病毒、木马和 **bug**
   - 错误的过程可能会试图欺骗硬件或内核
 
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 #### 什么是隔离？
 - 隔离（Isolation） 的**定义**
-  - 指操作系统通过软硬件机制确保不同的进程、用户或虚拟机相互独立运行，避免彼此之间在执行、数据或资源使用上的干扰或未经授权的访问。
+  - 指操作系统通过软硬件机制确保不同的进程、用户或虚拟机相互**独立运行**，避免彼此之间在执行、数据或资源使用上的**干扰或未经授权的访问**。
 - 隔离的**本质**
   - 不同实体间具备交换或共享信息、资源的情况下，如何确保彼此之间的安全和独立运行。
 - 隔离并不意味着不要共享
 
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 #### 隔离边界
+
 隔离需要建立边界（boundary）
 - 边界决定了各自的势力范围
-  - 跨界即有**风险**的共享资源
+  - 跨界即**有风险的共享**资源
 - 强制隔离
   - 避免有问题的单元对整个系统的安全影响
 - 隔离的单位
@@ -206,12 +217,12 @@ u/rCore的框架结构
 
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-#### OS隔离APP的分类
+#### OS隔离APP的方法分类
 * 对**数据**的隔离：**地址空间**
   * 用户地址空间 vs 内核地址空间
 * 对**控制**的隔离：**特权级机制**
   * 用户态 vs 内核态 
-* 对**时间**的隔离：**中断处理**
+* 对**时间**的隔离：**时钟中断处理**
   * 随时打断正在执行的用户态App 
 * 对破坏隔离的处理：**异常处理**
   * OS在内核态及时处理用户态App的异常行为
@@ -224,7 +235,7 @@ u/rCore的框架结构
 - 地址空间 address spaces
   - 一个程序仅寻址其自己的内存
   - 若无许可，则**每个程序无法访问不属于自己的内存**
-- 虚拟内存
+- 虚拟内存需要解决的问题
   - 读写内存的安全性问题
   - 进程间的安全问题
   - 内存空间利用率的问题
@@ -256,35 +267,36 @@ u/rCore的框架结构
 
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 #### 控制隔离：特权模式
-特权模式是 CPU 提供的一种机制，它将 CPU 的执行权限划分为不同的级别，防止低权限代码访问或修改高权限的系统资源。
+特权模式是 CPU 提供的一种机制，它将 CPU 的**执行权限**划分为不同的级别，防止低权限代码访问或修改高权限的系统资源。
 - CPU 硬件中的特权模式
-  - 保护操作系统内核，防止应用直接访问关键数据或执行特权指令
-  - 防止应用恶意或错误访问硬件状态：控制寄存器、内存管理单元
-  - 提供受控的系统调用接口：应用可受限制地请求操作系统服务
+  - **保护操作系统内核**，防止应用直接访问关键数据或执行特权指令
+  - 防止应用恶意或错误访问**硬件状态**：控制寄存器、内存管理单元
+  - 提供受控的系统调用接口：应用**可受限制地请求操作**系统服务
 
 
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 #### 特权模式
 
 - CPU 硬件支持不同的特权模式
   - Kernel Mode（内核态） vs User Mode（用户态）
-  - 内核态可以执行用户态无法执行的特权操作
+  - 内核态可以执行用户态无法执行的**特权操作**
     - 访问**外设**
     - **配置**地址空间（虚拟内存）
     - 读/写特殊**系统级寄存器**
 - OS内核运行在内核态
 - 应用程序运行在用户态
-- 每个微处理器都有类似的用户/内核模式标志
+- 每个微处理器都有类似的用户/内核**模式标志**
 
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-#### 时间隔离：中断  --v.s.--  控制隔离：异常机制、陷入机制
+#### 时间隔离：时钟中断  --v.s.--  控制隔离：异常和陷入
 - CPU **硬件支持**中断/异常的处理
-  - 异常(Exception）：  CPU 执行指令时检测到错误（如除零错误、缺页异常），立即触发异常处理例程。
+  - 异常(Exception）：  CPU 执行指令时检测到**错误**（如除零错误、缺页异常），立即触发异常处理例程。
   - 中断(Interrupt）： 是一种用于处理外部或内部事件的机制。当中断发生时，CPU 暂停当前执行的指令流，转而执行相应的中断处理例程。
-  - 陷入(Trap）： 也称系统调用(Syscall)，进程主动请求操作系统服务，需要从用户模式切换到内核模式。
+    - 时钟中断：定时器超时产生的中断，可控制**CPU时间片**
+  - 陷入(Trap）： 也称系统调用(Syscall)，进程主动**请求操作系统服务**，需要从用户模式切换到内核模式。
 
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-#### 时间隔离：中断  --v.s.--  控制隔离：异常机制、陷入机制
+#### 时间隔离：时钟中断  --v.s.--  控制隔离：异常和陷入
 - 中断是**异步**发生，由外部设备或异步事件触发，而非程序主动调用，这使得它们与当前指令流无直接关系。。
 - 陷入是**同步**触发的，因为它是程序主动发起的。
 - 异常是**同步**发生，是由由程序指令直接触发的错误或异常情况。
@@ -356,6 +368,9 @@ u/rCore的框架结构
 ---
 ### 小结
 
-- 了解计算机硬件与操作系统的关系：接口/边界
-- 了解操作系统与应用程序的关系：接口/边界
-- 了解操作系统如何隔离与限制应用程序
+- 计算机硬件与操作系统的关系：接口/边界
+  - 指令集
+- 操作系统与应用程序的关系：接口/边界
+  - 系统调用
+- 操作系统如何隔离与限制应用程序
+  - 时间、空间、权限、

lec3/p2-osviewrv.md

@@ -26,6 +26,15 @@ backgroundColor: white
 
 
 ---
+
+### 问题
+
+- RISC-V的各特权级的特征有什么异同？
+- 如何跨越特权级？
+- 各特权级的特有软件功能有哪些？
+
+---
+
 **提纲**
 
 ### 1. 主流CPU比较
@@ -105,10 +114,10 @@ backgroundColor: white
 ##### RISC-V相关术语
 - 应用执行环境 (Application Execution Environment, AEE)
 - 应用程序二进制接口 (Application Binary Interface, ABI)
-- 管理员二进制接口 (Supervisor Binary Interface, SBI)
-- 管理员执行环境 (Supervisor Execution Environment, SEE)
-- Hypervisor二进制接口 (Hypervisor Binary interface，HBI)
-- Hypervisor执行环境 (Hypervisor Execution Environment, HEE)
+- 内核二进制接口 (Supervisor Binary Interface, SBI)
+- 内核执行环境 (Supervisor Execution Environment, SEE)
+- 虚拟机监控器二进制接口 (Hypervisor Binary interface，HBI)
+- 虚拟机监控器执行环境 (Hypervisor Execution Environment, HEE)
 
 ---
 ##### RISC-V 系统模式：单应用场景
@@ -163,7 +172,7 @@ backgroundColor: white
 <div class="col">
 
 1. 主流CPU比较
-2. RISC-V系统模式
+2. **RISC-V系统模式**
 3. RISC-V系统编程：用户态编程
 4. RISC-V系统编程：M-Mode编程
 5. RISC-V系统编程：内核编程
@@ -258,7 +267,7 @@ backgroundColor: white
 <div class="col">
 
 1. 主流CPU比较
-2. RISC-V系统模式
+2. **RISC-V系统模式**
 3. RISC-V系统编程：用户态编程
 4. RISC-V系统编程：M-Mode编程
 5. RISC-V系统编程：内核编程
@@ -432,7 +441,7 @@ OS通过硬件隔离手段（三防）来保障计算机的安全可靠
 2. RISC-V系统模式
 3. RISC-V系统编程：用户态编程
 ### 4. RISC-V系统编程：M-Mode编程
-1. RISC-V系统编程：内核编程
+5. RISC-V系统编程：内核编程
 
 </div>
 
@@ -552,7 +561,7 @@ OS通过硬件隔离手段（三防）来保障计算机的安全可靠
 1. 主流CPU比较
 2. RISC-V系统模式
 3. RISC-V系统编程：用户态编程
-4. RISC-V系统编程：M-Mode编程
+4. **RISC-V系统编程：M-Mode编程**
 5. RISC-V系统编程：内核编程
 
 </div>
@@ -657,7 +666,7 @@ OS通过硬件隔离手段（三防）来保障计算机的安全可靠
 1. 主流CPU比较
 2. RISC-V系统模式
 3. RISC-V系统编程：用户态编程
-4. RISC-V系统编程：M-Mode编程
+4. **RISC-V系统编程：M-Mode编程**
 5. RISC-V系统编程：内核编程
 
 </div>
@@ -828,7 +837,7 @@ scause 寄存器
 2. RISC-V系统模式
 3. RISC-V系统编程：用户态编程
 4. RISC-V系统编程：M-Mode编程
-5. RISC-V系统编程：内核编程
+5. **RISC-V系统编程：内核编程**
 
 </div>
 
@@ -888,7 +897,7 @@ scause 寄存器
 2. RISC-V系统模式
 3. RISC-V系统编程：用户态编程
 4. RISC-V系统编程：M-Mode编程
-5. RISC-V系统编程：内核编程
+5. **RISC-V系统编程：内核编程**
 
 </div>
 
@@ -1072,9 +1081,12 @@ Page Offset = 0x078-->
 ---
 ### 小结
 
-- 了解 RISC-V 特权级和硬件隔离方式
-- 了解 RISC-V 的 M-Mode 和 S-Mode 的基本特征
-- 了解OS在 M-Mode 和 S-Mode 下如何访问控制计算机系统
-- 了解不同软件如何在 M-Mode<–>S-Mode<–>U-Mode 之间进行切换
-- 了解虚实地址转换
-
+- RISC-V 特权级
+  - M-Mode, (H-Mode) S-Mode, U-Mode
+- RISC-V 的 M-Mode 和 S-Mode 的基本特征
+  - 中断使能、委托和配置；页表使能和配置
+- 不同软件如何在 M-Mode<–>S-Mode<–>U-Mode 之间进行切换
+  - ecall, mret, sret
+- 中断响应过程
+- 虚实地址转换过程
+  - 手工计算地址转换

lec3/p3-batchos.md

@@ -25,6 +25,15 @@ backgroundColor: white
 2025年秋季
 
 ---
+
+### 问题
+
+- 特权级切换和中断处理的基本原理是什么？
+- 如何利用基本原理写出系统调用功能的示例程序？
+- 如何把示例程序完善成批处理操作系统（顺序执行多个程序）？
+
+---
+
 **提纲**
 
 ### 1. 实验目标
@@ -35,6 +44,7 @@ backgroundColor: white
 6. 内核程序设计
 
 ---
+
 ##### 批处理操作系统的结构
 ![w:750](figs/batch-os-detail.png)
 
@@ -1153,12 +1163,12 @@ __restore:
 
 ---
 ### 小结
-- OS与硬件的关系
-- OS与应用程序的关系
-- 隔离（isolation）机制
-- 批处理创建并执行程序
-- 特权级切换
-- 系统调用
-- 能写邓氏鱼OS
+
+- 编译过程
+  - 应用、内核
+- 数据结构
+  - app_manager, TrapContext
+- 系统调用执行过程
+- 第一次从内核态到用户态的切换过程
 
 ![bg right:57% 95%](figs/batch-os-detail.png)