Abstract Machine 是一个最小化、模块化、机器无关的硬件抽象层，它只提供实现操作系统所需的最基本机制：

本节主要介绍核心 api 的实现位置，实现基础的处理器交互功能 api 如下：

1 TRM  (Turing Machine) - 图灵机扩展

最基础的计算环境，提供：

• putch(): 输出单个字符到调试终端

• halt(): 停止执行

// 示例：最简单的AM程序#include <am.h>
int main(const char *args) {    putch('H');    putch('i');    putch('!');    putch('\n');    halt(0);    return 0;}

• putch(char ch): 向调试终端输出单个字符，是最基本的输出方式

• halt(int code): 停止程序执行，参数为退出码

TRM 还提供了堆区的起始和结束地址，让程序可以使用动态内存分配。halt()的实现通过调用nemu_trap()宏来触发一个内联汇编指令，实现验证环境中程序的自定义终止。

2 IOE (I/O Extension) - 输入输出扩展

提供基本的设备抽象：

• 键盘输入
• 显示输出
• 时钟计时器
• 音频设备

IOE 提供了基本的设备抽象，包括键盘输入、显示输出、时钟计时器和音频设备。例子如下

// 设备抽象示例typedef struct {    int width, height;    // 屏幕尺寸} GPU_Config;
// 键盘输入示例bool keyboard_check() {    AM_INPUT_KEYBRD_T ev = io_read(AM_INPUT_KEYBRD);    if (ev.keydown) {        printf("Key %d pressed\n", ev.keycode);        return true;    }    return false;}
// 时钟读取示例uint64_t get_time() {    AM_TIMER_UPTIME_T uptime =io_read(AM_TIMER_UPTIME);    return uptime.us;  // 返回微秒级时间}

// 中断处理器注册bool cte_init(Context *(*handler)(Event ev, Context *ctx)) {    // 注册中断处理函数    // handler: 用户提供的中断处理函数    // ev: 事件类型（中断、异常、系统调用等）    // ctx: 保存的上下文信息    user_handler = handler;    return true;}
// Context结构体包含了所有寄存器状态typedef struct Context {    uintptr_t gpr[32];  // 通用寄存器 (RISC-V)    uintptr_t mcause;   // 异常原因    uintptr_t mstatus;  // 状态寄存器    uintptr_t mepc;     // 异常PC} Context;
// 事件处理示例Context* event_handler(Event ev, Context *ctx) {    switch (ev.event) {        case EVENT_SYSCALL:            // 处理系统调用            break;        case EVENT_TIMER:            // 处理时钟中断            break;        case EVENT_EXTERNAL:            // 处理外部中断            break;    }    return ctx;}


4  MPE (Multiprocessing Extension) - 多处理器扩展

支持多核处理器：
多处理器初始化
处理器间通信
共享内存管理
// 初始化多处理器环境void _mpe_init(void (*entry)()) {    // entry: 每个处理器初始化后要执行的入口函数}
// 获取CPU总数int _ncpu() {    return num_cpus;  // 返回系统中CPU的总数}
// 获取当前CPU IDint _cpu() {    return hart_id;   // 返回当前处理器的ID（从0开始）}
// 原子交换操作intptr_t _atomic_xchg(intptr_t *addr, intptr_t newval) {    // 原子地将*addr的值替换为newval    // 返回原来的值}
// 原子加法操作intptr_t _atomic_add(intptr_t *addr, intptr_t adder) {    // 原子地将*addr增加adder    // 返回原来的值}
// 同步屏障void _barrier() {    // 等待所有处理器都到达这里}

四、总结