扩展proj4：实现syscall功能

"扩展练习Challenge1是针对网络课程的一个编程挑战，目的是在已有的proj4基础上增加系统调用功能，让程序能够在用户态通过特定函数获取内核服务，例如查询时钟计数值或者通过网络获取信息。这个挑战要求学生设计并实现一个能够从内核态切换到用户态，然后通过系统调用返回内核态获取服务的机制。" 在实现这个扩展练习时，你需要理解操作系统的基本原理，特别是关于处理器模式切换、系统调用和中断处理的部分。系统调用是用户空间程序请求操作系统服务的一种方式，它通常通过陷阱(trap)或者中断来触发，使得控制权从用户态转移到内核态。 首先，你需要熟悉x86架构下的处理器状态，包括用户态和内核态。在x86体系结构中，CS(代码段寄存器)、SS(栈段寄存器)、DS(数据段寄存器)等寄存器的值决定了当前的执行模式。当CS的特权级别降低到3时，表示处于用户态；而当CS的特权级别为0时，表示在内核态。在用户态与内核态之间切换时，这些寄存器的值需要进行相应的更新。 `switch_test`函数展示了如何在用户态和内核态之间进行切换。在这个函数中，`switch_to_user`和`switch_to_kernel`是关键，它们需要通过中断处理来实现。中断处理通常涉及中断向量表和中断服务例程，当发生特定中断时，CPU会跳转到对应的中断服务例程执行。 在`lab1_switch_to_user`函数中，你需要利用GCC的内联汇编来编写代码，确保正确地切换寄存器以进入用户态。内联汇编允许在C代码中插入汇编指令，`volatile`关键字确保这些指令不会被编译器优化掉。汇编指令的操作数编号、输出和输入操作数以及可能被修改的寄存器列表都需要清晰地定义。 在实现这部分功能时，需要注意以下几点： 1. **系统调用号**：每个系统调用都有一个唯一的编号，这个编号在系统调用表中对应着特定的服务函数。 2. **寄存器保存**：在进入内核态或用户态时，可能需要保存一些现场信息，如通用寄存器，以防止数据丢失。 3. **权限检查**：在从用户态切换到内核态时，需要确保请求是合法的，防止恶意攻击。 4. **异常处理**：当发生错误或者异常时，要有适当的处理机制，比如返回错误码或者触发故障处理。 5. **中断返回**：在完成系统调用后，要通过中断返回指令（如`iret`）恢复现场并返回到用户态。 完成以上工作后，可以通过`make grade`命令检查代码的正确性。这个过程可能会涉及调试，因此熟悉GDB等调试工具是很有帮助的。同时，编写详细的设计和分析报告，阐述你的实现思路和遇到的问题，也是挑战的一部分。 这个挑战不仅锻炼了你的编程能力，还加深了对操作系统核心概念的理解，尤其是系统调用和处理器模式切换的实践应用，对于学习计算机系统和网络编程是非常有益的。