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CSAPP家庭作業答案7 8 9章

2022-07-06 14:58:00 【蕪湖韓金輪】

答案僅供參考

7.12

解題思路是模仿鏈接器的行為:使用重定比特記錄來識別比特置然後使用圖7.9中的算法計算重新定比特的絕對地址，或者簡單地從圖7.10中的重定比特指令中提取它們。有兩點需要注意的是第8行的movl指令包含兩個需要重定比特的引用。第5行和第8行的指令包含對buf[1]的引用，初始值為Ox4，重定比特的地址計算為ADDR(buf) +4。

第一次重定比特是mov 0x0，%edx,對應於圖7-10中的15行,將swap.o中偏移量為3-6的比特置上的0x0重定比特於運行時的真實地址0x80483c8+3=0x80483cb,其值為0x804945c
第二次重定比特是mov 0x4,%eax,在圖中16行，將swap.o中偏移量為8-b比特置上的0x4重定比特與運行時的真實地址0x80483c8+8=0x80483d0,其值為0x8049458
第三次和第四次重定比特在movl $0x4,0x0，對應於圖7-10的18行，將swap.o中偏移量為10-13的0x0和偏移量為14-17的0x4重定比特於運行時的地址0x80483c8+10=0x80483d8和0x80483c8+14=0x80483dc，並將movl $0x4,0x0修改為movl $0x8049458,0x8049548
第五次重定比特是mov 0x0,%eax,在圖7-10的23行，將偏移量為1f-22的0x0重定比特於地址0x80483c8+1f=0x80483e7上的值0x8049548

結果如下錶所示：

圖7-10中的行號	地址	值
15	0x80483cb	0x004945c
16	0x80483d0	0x0049458
18	0x80483d8	0x0049548
18	0x80483dc	0x0049458
23	0x80483e7	0x0049548

7.13

A

在.text的節的節偏移12處調用了函數，在節偏移為19處發生了值的傳遞，並且值為0x0，則要被重定比特。結合c代碼可知在此處將調用p3（）的返回值放在edx寄存器中，再和*xp相加，然後再在偏移為21的比特置發生函數p2（）的調用。所以三次重定比特的節偏移分別為12,19,21，分別對指令call 12<p1+0xa>、指令mov 0x0,%eax和指令call 21<p1+0x19>進行重定比特。或者直接使用objdump反匯編也可以得到相同結果。

結果如下錶所示：

節偏移	重定比特類型	符號名字
0x12	R_386_PC32（相對引用）	p3
0x19	R_386_32（絕對引用）	xp
0x21	R_386_PC32（相對引用）	p2

B

.data 節中修改了xp的值，重定比特於x的地址。所以 .data 節只有一次重定比特，節偏移為0x4,重定比特類型是重定比特絕對引用，符號名字是xp。

節偏移	重定比特類型	符號名字
0x4	R_386_32（絕對引用）	xp

8.23

父進程接收並捕獲第一個信號，當處理程序還在處理第一個信號時，第二個信號傳來被添加到待處理集合中，此時被處理程序阻塞了就還不會被接收，當第三個信號傳來，由於類型和第二個信號相同就會被丟弃，第4、5個信號也是如此。當第一個信號處理完畢後，內核注意到還有一個待處理信號（信號2）就會强迫父進程接收，然後執行處理程序，第二次處理完畢後，沒有待處理的信號了，就結束。所以只會接收處理兩個信號，counter值只會是2，而不是5。

8.24

題目的要求是在子進程中對只讀文本段進行寫操作，這會導致段錯誤，所以第二個要求是要輸出段錯誤。而判斷异常終止可以使用WIFSIGNALED來判斷，若為非0則發生异常終止，修改後的代碼如下：

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 2
 
int main()
{
    
	int status,i;
	pid_t pid;
	for(i = 0;i < N;i++)
		if((pid = fork()) == 0)
		{
    
			int *pt = 0x0;
			*pt = 15213;
			exit(100+i);
		}		
	while((pid = waitpid(-1,&status,0)) > 0)
	{
    
		if(WIFEXITED(status))
			printf("child %d terminated normally with exit status = %d\n",pid,WEXITSTATUS(status));
		else if(WIFSIGNALED(status))
		{
    
			fprintf(stderr,"child %d terminated by signal %d",pid,WTERMSIG(status));
			psignal(WTERMSIG(status)," ");
		}
		else
			printf("child %d terminated abnormally\n",pid);
	}
	if(errno != ECHILD)
		printf("waitpid error\n");
	exit(0);
}

輸出如下：

在這裏插入圖片描述

9.11

A. 虛擬地址為0x027c，轉換成二進制：00 0010 0111 1100

13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
0	0	0	0	1	0	0	1	1	1	1	1	0	0

B .按照9.6.4節的假設，VPO為地址的0比特到5比特，本題為111100,VPN為6比特到13比特，本題為00001001,即0x9,TLBI是6-7比特為0x1,TLBT為8-13比特為0x2。查錶可知索引比特0x1、標記比特為0x2，不命中，MMU需要從頁錶中的PTE中取出PPN，得到有效的PPN為0x17，沒有缺頁。

完整錶格為：

參數	值
VPN	0x9
TLB索引	0x1
TLB標記	0x2
TLB命中?(是/否)	否
缺頁?（是/省）	否
PPN	0x17

C. 將得到的物理頁幀號0x17（ 01 0111 ）作為實際物理地址的前6比特，偏移量不變，仍為VPO（ 11 1100 ），得到最終的物理地址： 0101 1111 1100

11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
0	1	0	1	1	1	1	1	1	1	0	0

D. 將物理地址的6-11比特的010111作為CT，其值為0x17，2-5比特的1111作為CI其值為0xf,0-1比特作為塊偏移CO值為0x0。在高速緩存中找索引比特0xf的組、標記比特0x17的行、偏移為0x0的字節，由高速緩存錶可知0xf的組無0x17標記的行，故不命中，無返回字節。結果如下錶：

參數	值
字節偏移	0x0
緩存索引	0xf
緩存標記	0x17
緩存命中?(是/否）	否
返回的緩存字節	-

9.12

A.虛擬地址為0x03a9，其二進制為00 0011 1010 1001

13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
0	0	0	0	1	1	1	0	1	0	1	0	0	1

B. 按照9.6.4節的假設，VPO為地址的0比特到5比特，本題為101001,VPN為6比特到13比特，本題為0000 1110,即0xe,TLBI是6-7比特為0x2,TLBT為8-13比特為0x3。查錶可知索引比特0x2、標記比特為0x3，由於有效比特為0不命中，MMU需要從頁錶中的PTE中取出PPN，得到有效的PPN為0x11，沒有缺頁。
完整錶格為：

參數	值
VPN	0xe
TLB索引	0x2
TLB標記	0x3
TLB命中?(是/否)	否
缺頁?（是/省）	否
PPN	0x11

C. 將得到的物理頁幀號0x11（ 01 0001）作為實際物理地址的前6比特，偏移量不變，仍為VPO（ 10 1001 ），得到最終的物理地址： 0100 0110 1001

11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
0	1	0	0	0	1	1	0	1	0	0	1

D：將物理地址的6-11比特的010001作為CT，其值為0x11，2-5比特的1010作為CI其值為0xa,0-1比特作為塊偏移CO值為0x1。在高速緩存中找索引比特0xa的組、標記比特0x11的行、偏移為0x1的字節，由高速緩存錶可知0xa的組無0x11標記的行，故不命中，無返回字節。

完整錶格：

參數	值
字節偏移	0x1
緩存索引	0xa
緩存標記	0x11
緩存命中?(是/否）	否
返回的緩存字節	-

9.13

A.虛擬地址為0x0040，其二進制為00 0000 0100 0000

13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0

B. 按照9.6.4節的假設，VPO為地址的0比特到5比特，本題為000000，,VPN為6比特到13比特，本題為0000 0001，即0x1，TLBI是6-7比特為0x1,TLBT為8-13比特為0x0。當VPN=1時，有效比特為0，PPN無。所以就沒有物理地址。有缺頁。

參數	值
VPN	0x1
TLB索引	0x1
TLB標記	0x0
TLB命中?(是/否)	否
缺頁?（是/省）	是
PPN	0x11

C.缺頁

D.缺頁

9.14

代碼如下

#include <unistd.h> 
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/stat.h> 
#include <sys/mman.h> 
#include <fcntl.h> 
int main(int argc, char const *argv[])  
{
      
    int fd;  
    if ((fd = open("hello.txt", O_RDWR)) == -1) {
    
        perror("Failed to open hello.txt");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
    struct stat stat_of_file;  
    if (fstat(fd, &stat_of_file) == -1) {
     
        perror("Failed to get stat of hello.txt");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }    
    char *p;  
    if ((p = mmap(NULL, stat_of_file.st_size, PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0)) == (void *)-1) {
    
        perror("Failed to mmap");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
    p[0] = 'J';  
    munmap(p, stat_of_file.st_size);
    close(fd);
    return 0;  
}