基本概念#
堆和栈#
堆的生长方向：从低地址向高地址增长
栈的生长方向：从高地址向低地址增长
程序的执行方向（由程序计数器(PC)决定）：从低地址向高地址执行
因此，我们可以画出下面的示意图：
内存映射#
地址翻译#
系统调用流程#
graph TB
subgraph "用户态 (User Mode)"
U1[用户线程正常执行]
U2[用户代码任意位置]
subgraph "系统调用/主动放弃CPU"
U3[调用 sleep/exit 等<br>系统调用]
end
U1 --> U2
end
subgraph "Trampoline (跳板页)"
T1[进入 trampoline<br>保存用户寄存器到 trapframe]
T2[从 trapframe 恢复用户寄存器]
end
subgraph "内核态 (Kernel Mode)"
subgraph "中断处理"
K1[usertrap 函数<br>处理中断/异常/系统调用]
K2[根据 r_scause 和 devintr <br>判断 trap 类型]
end
K7[系统调用<br>r_scause == 8<br>如 fork]
K8[异常<br>r_scause == 15 or 13<br>如缺页异常]
K9[中断<br>devintr == 2<br>如时间片到]
subgraph "调度器"
K3[yield 函数]
K4[swtch 上下文切换<br>保存当前线程的寄存器状态<br>恢复目标线程的寄存器状态]
end
subgraph "返回路径"
K6[usertrapret<br>准备返回用户态]
end
K1 --> K2
K2 --> K9
K3 --> K4
K2 --> K7
K2 --> K8
K7 --> K3
K8 --> K3
K9 --> K3
K4 -- "返回到 usertrap<br>通过 ra 跳转到目标线程" --> K6
end
U2 -- "中断/异常" --> T1
U3 -- "ecall" --> T1
T1 --> K1
K6 --> T2
T2 --> U1
%% 样式定义
classDef userStyle fill:#e1f5fe,stroke:#01579b,stroke-width:2px
classDef trampolineStyle fill:#fff3e0,stroke:#ef6c00,stroke-width:2px
classDef kernelStyle fill:#f3e5f5,stroke:#4a148c,stroke-width:2px
classDef trapframeStyle fill:#e8f5e8,stroke:#2e7d32,stroke-width:2px
classDef contextStyle fill:#ffebee,stroke:#c62828,stroke-width:2px
class U1,U2,U3 userStyle
class T1,T2 trampolineStyle
class K1,K2,K3,K4,K5,K6 kernelStyle