写在前面：
阅读源码时，发现了一个之前没有遇到过的 c 语言语法：
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| struct struct_name {
unsigned field1: 16;
unsigned field2: 16;
};
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这个结构声明表示声明了一个名为 struct_name，同时有 field1、field2 这两个 16 位字段的结构。（同时发现 64 位计算器的结构大小一定是 4 个字节的整数倍，不足则向上 padding）
问题一
中断描述表（保护模式下的中断向量表）中，一个表项占多少个字节？其中哪几位代表中断处理代码的入口？
中断描述表定义在 kern/trap/trap.c 这个文件中：
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| /* *
* Interrupt descriptor table:
*
* Must be built at run time because shifted function addresses can't
* be represented in relocation records.
* */
static struct gatedesc idt[256] = {{0}};
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其中 gatedesc 这个结构定义在 kern/mm/mmu.h 这个文件中：
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| /* Gate descriptors for interrupts and traps */
struct gatedesc {
unsigned gd_off_15_0 : 16; // low 16 bits of offset in segment
unsigned gd_ss : 16; // segment selector
unsigned gd_args : 5; // # args, 0 for interrupt/trap gates
unsigned gd_rsv1 : 3; // reserved(should be zero I guess)
unsigned gd_type : 4; // type(STS_{TG,IG32,TG32})
unsigned gd_s : 1; // must be 0 (system)
unsigned gd_dpl : 2; // descriptor(meaning new) privilege level
unsigned gd_p : 1; // Present
unsigned gd_off_31_16 : 16; // high bits of offset in segment
};
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计算之后可以发现这个结构一共占 64bits = 8bytes，也就是说表项占 8 个字节。
决定处理代码入口的是逻辑地址，也就是段选择子与段偏移这两个字端，看名称与注释知道逻辑地址是 gd_off_15_0、gd_ss、gd_off_31_16 这三个字段决定的。也就是最开始的 32 位与最后的 16 位。
问题二
请编程完善 kern/trap/trap.c 中对中断向量表进行初始化的函数 idt_init。在 idt_init 函数中，依次对所有中断入口进行初始化。使用 mmu.h 中的 SETGATE 宏，填充 idt 数组内容。
每个中断的入口由 tools/vectors.c 生成，使用 trap.c 中声明的 vectors 数组即可。
首先我们简单翻译一下这个文件的注释：
所有的 ISR 入口地址都存储在 __vectors 这个变量中，而这个变量是由 tools/vector.c 这个文件生成 kern/trap/vector.S 这个汇编代码得来的。
你可以在代码中引入下面这一行来声明这个外部变量：
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| extern uintptr_t __vectors[];
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接下来就可以使用 ISR 的入口初始化 IDT 了，也就是 kern/trap/trap.c 文件中的 idt 变量；
之后，你就需要用 lidt 这个指令告诉 CPU 中断向量表的地址了。
第二步中，设置需要用到 SETGATE 这个宏：
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| /* *
* Set up a normal interrupt/trap gate descriptor
* - istrap: 1 for a trap (= exception) gate, 0 for an interrupt gate
* - sel: Code segment selector for interrupt/trap handler
* - off: Offset in code segment for interrupt/trap handler
* - dpl: Descriptor Privilege Level - the privilege level required
* for software to invoke this interrupt/trap gate explicitly
* using an int instruction.
* */
#define SETGATE(gate, istrap, sel, off, dpl) { \
(gate).gd_off_15_0 = (uint32_t)(off) & 0xffff; \
(gate).gd_ss = (sel); \
(gate).gd_args = 0; \
(gate).gd_rsv1 = 0; \
(gate).gd_type = (istrap) ? STS_TG32 : STS_IG32; \
(gate).gd_s = 0; \
(gate).gd_dpl = (dpl); \
(gate).gd_p = 1; \
(gate).gd_off_31_16 = (uint32_t)(off) >> 16; \
}
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简单的说呢，这个宏定义了五个参数：
- 第一个参数是中断描述符，就是前一个问题中
gatedesc 这个结构的对象； - 第二个参数是一个布尔型变量，1 表示 Trap Gate，0 表示 Interrupt Gate；
- 第三个参数是段选择子；第四个参数是段偏移。这两个参数构成一个逻辑地址；
- 第五个参数是段描述符的优先级；
段选择子应该如何选择呢，在 kern/mm/memlayout.h 这个文件中有提到：
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| /* global descriptor numbers */
#define GD_KTEXT ((SEG_KTEXT) << 3) // kernel text
#define GD_KDATA ((SEG_KDATA) << 3) // kernel data
#define GD_UTEXT ((SEG_UTEXT) << 3) // user text
#define GD_UDATA ((SEG_UDATA) << 3) // user data
#define GD_TSS ((SEG_TSS) << 3) // task segment selector
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也就是说，内核的代码段是 GD_KTEXT 这个宏。
问题三
请编程完善 trap.c 中的中断处理函数 trap，在对时钟中断进行处理的部分填写 trap 函数中处理时钟中断的部分，使操作系统每遇到 100 次时钟中断后，调用 print_ticks 子程序，向屏幕上打印一行文字 “100 ticks”。
这个相当简单，我就不说了。