南京大学 计算机系统基础 课程实验 2022

实验网站，2020 南京大学计算机系统基础习题课。

PA0 - 世界诞生的前夜: 开发环境配置

使用 vimtutor 命令启动 vim 教程。

教程：GNU/Linux，Makefile，GDB，tmux，Git，Linux C编程一站式学习。

课程：The Missing Semester of Your CS Education。

其他：Visualizing Git Concepts with D3。

使用 apt-get install 经常遇到 “The following packages have unmet dependencies” 错误，原因是因为依赖的包和现有的包版本冲突，之前我都是手动 apt-get remove，但是经常遇到该问题。STFW 之后，这里推荐的 aptitude 工具比较方便，发生冲突时会询问是否降级。（apt-get，aptitude，apt 的区别，是否有必要使用 aptitude？讨论。）

使用 make 经常遇到 “No such file or directory” 之类缺失头文件的错误，目前是遇到两种情况。一种是缺失对应的包，直接 apt-get install 即可解决；另一种是有对应的包，但是当前项目中 .mk 文件配置的程序名称和现有名称不一致（例如，配置的是 llvm-config，而现有的是 llvm-config-11），修改 .mk 文件即可解决。

PA1 - 开天辟地的篇章: 最简单的计算机

手册：riscv-isa-manual，riscv-elf-psabi-doc，etc，NEMU ISA API。

可以在目标命令之前添加 time 命令，从而计算目标命令的执行时间。使用 make 命令的 -j 选项，可以启用多线程编译。make -j4 表示创建 4 个线程并行编译，具体创建多少个线程，可以根据 lscpu 命令查询得到的系统中的 CPU 数量来确定。使用 ccache 工具可以缓存目标文件，从而加速执行 make clean 之后，再次执行 make 的速度。

如何实现宏 IFDEF 和 MUXDEF。其中 IFDEF 表示，如果定义了 CONFIG_DEVICE 宏，才会调用 init_device() 函数。而 MUXDEF 表示，如果定义了 CONFIG_TRACE 宏，则预处理结果为 ON，否则预处理结果为 OFF。

IFDEF(CONFIG_DEVICE, init_device());
MUXDEF(CONFIG_TRACE, "ON", "OFF")

在 nemu/include/macro.h 文件中有如下定义：

// macro concatenation
#define concat_temp(x, y) x ## y
#define concat(x, y) concat_temp(x, y)

// macro testing
// See https://stackoverflow.com/questions/26099745/test-if-preprocessor-symbol-is-defined-inside-macro
#define CHOOSE2nd(a, b, ...) b
#define MUX_WITH_COMMA(contain_comma, a, b) CHOOSE2nd(contain_comma a, b)
#define MUX_MACRO_PROPERTY(p, macro, a, b) MUX_WITH_COMMA(concat(p, macro), a, b)

// define placeholders for some property
#define __P_DEF_0  X,
#define __P_DEF_1  X,

// define some selection functions based on the properties of BOOLEAN macro
#define MUXDEF(macro, X, Y)  MUX_MACRO_PROPERTY(__P_DEF_, macro, X, Y)

// simplification for conditional compilation
#define __IGNORE(...)
#define __KEEP(...) __VA_ARGS__

// keep the code if a boolean macro is defined
#define IFDEF(macro, ...) MUXDEF(macro, __KEEP, __IGNORE)(__VA_ARGS__)

我们可以使用如下代码进行测试，同时给出宏展开的步骤。需要注意的是，只有当 CONFIG_DEVICE 被定义为 0 或 1 时，才会执行函数调用。

#include <stdio.h>

#define CONFIG_DEVICE 1

void init_device() {
    printf("Hello, Linux World!\n");
}

int main(void) {
    IFDEF(CONFIG_DEVICE, init_device());
    return 0;
}

IFDEF(CONFIG_DEVICE, init_device());
IFDEF(1, init_device());
MUXDEF(1, __KEEP, __IGNORE)(init_device());
MUX_MACRO_PROPERTY(__P_DEF_, 1, __KEEP, __IGNORE)(init_device());
MUX_WITH_COMMA(concat(__P_DEF_, 1), __KEEP, __IGNORE)(init_device());
MUX_WITH_COMMA(__P_DEF_1, __KEEP, __IGNORE)(init_device());
MUX_WITH_COMMA(X,, __KEEP, __IGNORE)(init_device());
CHOOSE2nd(X, __KEEP, __IGNORE)(init_device());
__KEEP(init_device());
init_device();