ЛР14,16. Дополнение startup-файла

- добавлен код восстановления CS-регистра mcause
- в более явном виде описано почему в низкоуровневом обработчике
на стек сохраняется не весь регистровый файл.

Author: HepoH3

Labs/14. Programming/README.md

@@ -361,21 +361,19 @@ _endless_loop:
 # В основе кода лежит обработчик из репозитория urv-core:
 # https://github.com/twlostow/urv-core/blob/master/sw/common/irq.S
 # Из реализации убраны сохранения нереализованных CS-регистров. Кроме того,
-# судя по документу приведенному ниже, обычное ABI подразумевает такое же
-# сохранение контекста, что и при программном вызове (EABI подразумевает ещё
-# меньшее сохранение контекста), поэтому нет нужды сохранять весь регистровый
-# файл.
-# Документ:
-#  https://github.com/riscv-non-isa/riscv-eabi-spec/blob/master/EABI.adoc
+# в реализации сохраняются только необерегаемые регистры регистрового файла.
+# Это сделано по причине того, что при вызове высокоуровневого обработчика
+# прерываний, тот будет обязан сохранить оберегаемые регистры в соответствии
+# с соглашением о вызовах.
 _int_handler:
   # Данная операция меняет местами регистры sp и mscratch.
   # В итоге указатель на стек прерываний оказывается в регистре sp, а вершина
   # программного стека оказывается в регистре mscratch.
-  csrrw sp, mscratch, sp
+  csrrw sp, mscratch,sp
 
   # Далее мы поднимаемся по стеку прерываний и сохраняем все регистры.
-  addi  sp, sp, -80 # Указатель на стек должен быть выровнен до 16 байт, поэтому
-                    # поднимаемся вверх не на 76, а на 80.
+  addi  sp, sp, -80  # Указатель на стек должен быть выровнен до 16 байт, поэтому
+                     # поднимаемся вверх не на 76, а на 80.
   sw    ra, 4(sp)
   # Мы хотим убедиться, что очередное прерывание не наложит стек прерываний на
   # программный стек, поэтому записываем в освободившийся регистр низ
@@ -387,32 +385,32 @@ _int_handler:
   la    ra, _stack_ptr
   blt   sp, ra, _endless_loop
 
-  sw    t0,12(sp) # Мы перепрыгнули через смещение 8, поскольку там должен
-                  # лежать регистр sp, который ранее сохранили в mscratch.
-                  # Мы запишем его на стек чуть позже.
-  sw    t1,16(sp)
-  sw    t2,20(sp)
-  sw    a0,24(sp)
-  sw    a1,28(sp)
-  sw    a2,32(sp)
-  sw    a3,36(sp)
-  sw    a4,40(sp)
-  sw    a5,44(sp)
-  sw    a6,48(sp)
-  sw    a7,52(sp)
-  sw    t3,56(sp)
-  sw    t4,60(sp)
-  sw    t5,64(sp)
-  sw    t6,68(sp)
+  sw    t0, 12(sp) # Мы перепрыгнули через смещение 8, поскольку там должен
+                   # лежать регистр sp, который ранее сохранили в mscratch.
+                   # Мы запишем его на стек чуть позже.
+  sw    t1, 16(sp)
+  sw    t2, 20(sp)
+  sw    a0, 24(sp)
+  sw    a1, 28(sp)
+  sw    a2, 32(sp)
+  sw    a3, 36(sp)
+  sw    a4, 40(sp)
+  sw    a5, 44(sp)
+  sw    a6, 48(sp)
+  sw    a7, 52(sp)
+  sw    t3, 56(sp)
+  sw    t4, 60(sp)
+  sw    t5, 64(sp)
+  sw    t6, 68(sp)
 
   # Кроме того, мы сохраняем состояние регистров прерываний на случай, если
   # произойдет ещё одно прерывание.
-  csrr  t0,mscratch
-  csrr  t1,mepc
-  csrr  a0,mcause
-  sw    t0,8(sp)
-  sw    t1,72(sp)
-  sw    a0,76(sp)
+  csrr  t0, mscratch
+  csrr  t1, mepc
+  csrr  a0, mcause
+  sw    t0, 8(sp)
+  sw    t1, 72(sp)
+  sw    a0, 76(sp)
 
   # Вызов высокоуровневого обработчика прерываний.
   # Для того чтобы программа скомпоновалась, где-то должна быть описана
@@ -426,33 +424,36 @@ _int_handler:
   # сохраним его в регистр a0, и будем восстанавливаться из него.
   mv    a0,sp
 
-  lw    t1,72(a0)
-  addi  sp,sp,80
-  csrw  mscratch,sp
-  csrw  mepc,t1
-  lw    ra,4(a0)
-  lw    sp,8(a0)
-  lw    t0,12(a0)
-  lw    t1,16(a0)
-  lw    t2,20(a0)
-  lw    a1,28(a0)   # Мы пропустили a0, потому что сейчас он используется в
-                    # качестве указателя на верхушку стека и не может быть
-                    # восстановлен.
-  lw    a2,32(a0)
-  lw    a3,36(a0)
-  lw    a4,40(a0)
-  lw    a5,44(a0)
-  lw    a6,48(a0)
-  lw    a7,52(a0)
-  lw    t3,56(a0)
-  lw    t4,60(a0)
-  lw    t5,64(a0)
-  lw    t6,68(a0)
-  lw    a0,40(a0)
+  lw    t1, 72(a0)
+  lw    t2, 76(a0)
+  addi  sp, sp, 80
+  csrw  mscratch, sp
+  csrw  mepc, t1
+  csrw  mcause, t2
+  lw    ra, 4(a0)
+  lw    sp, 8(a0)
+  lw    t0, 12(a0)
+  lw    t1, 16(a0)
+  lw    t2, 20(a0)
+  lw    a1, 28(a0)   # Мы пропустили a0, потому что сейчас он используется в
+                     # качестве указателя на верхушку стека и не может быть
+                     # восстановлен.
+  lw    a2, 32(a0)
+  lw    a3, 36(a0)
+  lw    a4, 40(a0)
+  lw    a5, 44(a0)
+  lw    a6, 48(a0)
+  lw    a7, 52(a0)
+  lw    t3, 56(a0)
+  lw    t4, 60(a0)
+  lw    t5, 64(a0)
+  lw    t6, 68(a0)
+  lw    a0, 40(a0)
 
   # Выход из обработчика прерывания
   mret
 
+
 ```
 
 _Листинг 2. Пример содержимого файла первичных команд с поясняющими комментариями._

Labs/14. Programming/startup.S

@@ -58,12 +58,10 @@ _endless_loop:
 # В основе кода лежит обработчик из репозитория urv-core:
 # https://github.com/twlostow/urv-core/blob/master/sw/common/irq.S
 # Из реализации убраны сохранения нереализованных CS-регистров. Кроме того,
-# судя по документу приведенному ниже, обычное ABI подразумевает такое же
-# сохранение контекста, что и при программном вызове (EABI подразумевает еще
-# меньшее сохранение контекста), поэтому нет нужды сохранять весь регистровый
-# файл.
-# Документ:
-#  https://github.com/riscv-non-isa/riscv-eabi-spec/blob/master/EABI.adoc
+# в реализации сохраняются только необерегаемые регистры регистрового файла.
+# Это сделано по причине того, что при вызове высокоуровневого обработчика
+# прерываний, тот будет обязан сохранить оберегаемые регистры в соответствии
+# с соглашением о вызовах.
 _int_handler:
   # Данная операция меняет местами регистры sp и mscratch.
   # В итоге указатель на стек прерываний оказывается в регистре sp, а вершина
@@ -103,7 +101,7 @@ _int_handler:
   sw    t6, 68(sp)
 
   # Кроме того, мы сохраняем состояние регистров прерываний на случай, если
-  # произойдет еще одно прерывание.
+  # произойдет ещё одно прерывание.
   csrr  t0, mscratch
   csrr  t1, mepc
   csrr  a0, mcause
@@ -119,14 +117,16 @@ _int_handler:
   # Восстановление контекста. В первую очередь мы хотим восстановить CS-регистры,
   # на случай, если происходило вложенное прерывание. Для этого, мы должны
   # вернуть исходное значение указателя стека прерываний. Однако его нынешнее
-  # значение нам еще необходимо для восстановления контекста, поэтому мы
+  # значение нам ещё необходимо для восстановления контекста, поэтому мы
   # сохраним его в регистр a0, и будем восстанавливаться из него.
   mv    a0,sp
 
   lw    t1, 72(a0)
+  lw    t2, 76(a0)
   addi  sp, sp, 80
   csrw  mscratch, sp
   csrw  mepc, t1
+  csrw  mcause, t2
   lw    ra, 4(a0)
   lw    sp, 8(a0)
   lw    t0, 12(a0)

Labs/16. Coremark/startup.S

@@ -41,7 +41,11 @@ _main_call:
               # нулевой элемент которого является именем исполняемого файла,
               # Но для простоты реализации оба аргумента всего лишь обнулены.
               # Это сделано для детерминированного поведения программы в случае,
-              # если будет пытаться использовать эти аргументы.
+              # если программист будет пытаться использовать эти аргументы.
+
+  # Вызов main.
+  # Для того чтобы программа скомпоновалась, где-то должна быть описана
+  # функция именно с таким именем.
   call  main
 # Зацикливание после выхода из функции main
 _endless_loop:
@@ -54,22 +58,20 @@ _endless_loop:
 # В основе кода лежит обработчик из репозитория urv-core:
 # https://github.com/twlostow/urv-core/blob/master/sw/common/irq.S
 # Из реализации убраны сохранения нереализованных CS-регистров. Кроме того,
-# судя по документу приведенному ниже, обычное ABI подразумевает такое же
-# сохранение контекста, что и при программном вызове (EABI подразумевает еще
-# меньшее сохранение контекста), поэтому нет нужды сохранять весь регистровый
-# файл.
-# Документ:
-#  https://github.com/riscv-non-isa/riscv-eabi-spec/blob/master/EABI.adoc
+# в реализации сохраняются только необерегаемые регистры регистрового файла.
+# Это сделано по причине того, что при вызове высокоуровневого обработчика
+# прерываний, тот будет обязан сохранить оберегаемые регистры в соответствии
+# с соглашением о вызовах.
 _int_handler:
   # Данная операция меняет местами регистры sp и mscratch.
   # В итоге указатель на стек прерываний оказывается в регистре sp, а вершина
   # программного стека оказывается в регистре mscratch.
-  csrrw sp,mscratch,sp
+  csrrw sp, mscratch,sp
 
   # Далее мы поднимаемся по стеку прерываний и сохраняем все регистры.
-  addi  sp,sp,-80  # Указатель на стек должен быть выровнен до 16 байт, поэтому
-                    # поднимаемся вверх не на 76, а на 80.
-  sw    ra,4(sp)
+  addi  sp, sp, -80  # Указатель на стек должен быть выровнен до 16 байт, поэтому
+                     # поднимаемся вверх не на 76, а на 80.
+  sw    ra, 4(sp)
   # Мы хотим убедиться, что очередное прерывание не наложит стек прерываний на
   # программный стек, поэтому записываем в освободившийся регистр низ
   # программного стека, и проверяем что приподнятый указатель на верхушку
@@ -80,66 +82,70 @@ _int_handler:
   la    ra, _stack_ptr
   blt   sp, ra, _endless_loop
 
-  sw    t0,12(sp) # Мы перепрыгнули через смещение 8, поскольку там должен
-                  # лежать регистр sp, который ранее сохранили в mscratch.
-                  # Мы запишем его на стек чуть позже.
-  sw    t1,16(sp)
-  sw    t2,20(sp)
-  sw    a0,24(sp)
-  sw    a1,28(sp)
-  sw    a2,32(sp)
-  sw    a3,36(sp)
-  sw    a4,40(sp)
-  sw    a5,44(sp)
-  sw    a6,48(sp)
-  sw    a7,52(sp)
-  sw    t3,56(sp)
-  sw    t4,60(sp)
-  sw    t5,64(sp)
-  sw    t6,68(sp)
+  sw    t0, 12(sp) # Мы перепрыгнули через смещение 8, поскольку там должен
+                   # лежать регистр sp, который ранее сохранили в mscratch.
+                   # Мы запишем его на стек чуть позже.
+  sw    t1, 16(sp)
+  sw    t2, 20(sp)
+  sw    a0, 24(sp)
+  sw    a1, 28(sp)
+  sw    a2, 32(sp)
+  sw    a3, 36(sp)
+  sw    a4, 40(sp)
+  sw    a5, 44(sp)
+  sw    a6, 48(sp)
+  sw    a7, 52(sp)
+  sw    t3, 56(sp)
+  sw    t4, 60(sp)
+  sw    t5, 64(sp)
+  sw    t6, 68(sp)
 
   # Кроме того, мы сохраняем состояние регистров прерываний на случай, если
-  # произойдет еще одно прерывание.
-  csrr  t0,mscratch
-  csrr  t1,mepc
-  csrr  a0,mcause
-  sw    t0,8(sp)
-  sw    t1,72(sp)
-  sw    a0,76(sp)
+  # произойдет ещё одно прерывание.
+  csrr  t0, mscratch
+  csrr  t1, mepc
+  csrr  a0, mcause
+  sw    t0, 8(sp)
+  sw    t1, 72(sp)
+  sw    a0, 76(sp)
 
-  # Вызов высокоуровневого обработчика прерываний
-  # call  int_handler
+  # Вызов высокоуровневого обработчика прерываний.
+  # Для того чтобы программа скомпоновалась, где-то должна быть описана
+  # функция именно с таким именем.
+  call  int_handler
 
   # Восстановление контекста. В первую очередь мы хотим восстановить CS-регистры,
   # на случай, если происходило вложенное прерывание. Для этого, мы должны
   # вернуть исходное значение указателя стека прерываний. Однако его нынешнее
-  # значение нам еще необходимо для восстановления контекста, поэтому мы
+  # значение нам ещё необходимо для восстановления контекста, поэтому мы
   # сохраним его в регистр a0, и будем восстанавливаться из него.
   mv    a0,sp
 
-  lw    t1,72(a0)
-  addi  sp,sp,80
-  csrw  mscratch,sp
-  csrw  mepc,t1
-  lw    ra,4(a0)
-  lw    sp,8(a0)
-  lw    t0,12(a0)
-  lw    t1,16(a0)
-  lw    t2,20(a0)
-  lw    a1,28(a0)   # Мы пропустили a0, потому что сейчас он используется в
-                    # качестве указателя на верхушку стека и не может быть
-                    # восстановлен.
-  lw    a2,32(a0)
-  lw    a3,36(a0)
-  lw    a4,40(a0)
-  lw    a5,44(a0)
-  lw    a6,48(a0)
-  lw    a7,52(a0)
-  lw    t3,56(a0)
-  lw    t4,60(a0)
-  lw    t5,64(a0)
-  lw    t6,68(a0)
-  lw    a0,40(a0)
+  lw    t1, 72(a0)
+  lw    t2, 76(a0)
+  addi  sp, sp, 80
+  csrw  mscratch, sp
+  csrw  mepc, t1
+  csrw  mcause, t2
+  lw    ra, 4(a0)
+  lw    sp, 8(a0)
+  lw    t0, 12(a0)
+  lw    t1, 16(a0)
+  lw    t2, 20(a0)
+  lw    a1, 28(a0)   # Мы пропустили a0, потому что сейчас он используется в
+                     # качестве указателя на верхушку стека и не может быть
+                     # восстановлен.
+  lw    a2, 32(a0)
+  lw    a3, 36(a0)
+  lw    a4, 40(a0)
+  lw    a5, 44(a0)
+  lw    a6, 48(a0)
+  lw    a7, 52(a0)
+  lw    t3, 56(a0)
+  lw    t4, 60(a0)
+  lw    t5, 64(a0)
+  lw    t6, 68(a0)
+  lw    a0, 40(a0)
 
   # Выход из обработчика прерывания
   mret