Chip123 科技應用創新平台

標題: trace linux kernel source - ARM - 03 [打印本頁]

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-7 02:00 PM
標題: trace linux kernel source - ARM - 03
到目前為止，我們已經進展到kernel幫自己relocate完，並解將自己解壓縮到一個地方要準備開始執行，那疑問來了？到底是跳到哪裡去了，因為./compressed/head.S最後一行居然是
/ W3 K% f8 F& Z9 A( `『mov pc, r4』
4 x5 w$ J9 D2 a2 X( S# fr4只代表了解壓縮完後kernel的位址，那究竟整包kernel編譯的時候，哪個function哪個東西被放在最前面咧？！

8 z& I7 C4 K4 t  {, E# f所以我們又必須開始找於kernel link的時候是怎麼被安排的，有了前面的基礎，我們可以從Makefile知道程式碼如何被編譯。至於link上的細節，例如有那些section和section先後順序等等，可以從 lds 檔來規範。
8 M3 D6 d* B! `# {/ g! `% C0 E+ n
9 T5 d8 q. Y/ f4 B有興趣的人可以看一下 kernel source 根目錄裡頭的 Makefile，Makefile file裡面指定了使用vmlinux.lds來當做lds檔。

1. 659 vmlinux-lds  := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds

複製代碼

打開./arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S (會用來產生vmlinux.lds)
+ d# @* y2 Z5 a' x我們可以發現第一個section是『.text.head』，裡頭的_stext從目前的位置開始放。
8 {6 \7 X4 y" [7 M- W1 n+ B於是我們曉得只要找到屬於.text.head這個section，並且是_stext這個symbol的程式碼，就是解壓縮完後的第一行程式碼。

1.      26     .text.head : {
   
2.      27         _stext = .;
   
3.      28         _sinittext = .;
   
4.      29         *(.text.head)
   2 M& Z# B- a  _8 k+ r' y' n
5.      30     }

複製代碼

用指令搜尋一下，發現 ./arch/arm/kernel/head.S 裡頭有關鍵字（如下），結果我們從./arch/arm/boot/compressed/head.S跳到了./arch/arm/kernel/head.S 。

1.      77     .section ".text.head", "ax"
   
2.      78     .type   stext, %function
   ) |1 g5 Z! L- _3 `% _
3.      79 ENTRY(stext)
   1 M& m4 q6 l! `- _+ }: e& A+ u
4.      80     msr cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode
   / |5 n5 @6 G9 Z4 x
5.      81                         @ and irqs disabled
   ' X9 w" L- ^6 D; B8 _
6.      82     mrc p15, 0, r9, c0, c0      @ get processor id
   
7.      83     bl  __lookup_processor_type     @ r5=procinfo r9=cpuid
   ) z' B6 z# j  q0 B" `
8.      84     movs    r10, r5             @ invalid processor (r5=0)?
   
9.      85     beq __error_p           @ yes, error 'p'
   : I  C2 E) }7 @7 K
10.      86     bl  __lookup_machine_type       @ r5=machinfo
    * i* U6 B! d% R! {8 c
11.      87     movs    r8, r5              @ invalid machine (r5=0)?
    8 T% g; h6 ~  A; B$ ~9 P
12.      88     beq __error_a           @ yes, error 'a'
    ' L' n. |4 m$ W5 f
13.      89     bl  __vet_atags
      [; N# D) i3 E7 c; e
14.      90     bl  __create_page_tables

複製代碼

既然找到了檔案，我們又可以開始繼續。
( n+ K7 h0 D+ V: E: r4 w: p
看了一下，程式碼多了很多bl的跳躍動作，看來會在各個function跳來跳去。

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-9 03:32 PM
既然跳到真正的kernel開始跑，表示進入重頭戲，在進入kernel之前arm的平台有一些預設的狀況，也就是說arm kernel image會預設目前的cpu和系統的狀況是在某個狀態，這樣對一個剛要跑起來的OS比較決定目前要怎麼boot起來。
3 W. f# G4 `2 z( H$ {- x6 y
可以看一下comment，有清楚的描述。這也幫助我們了解為什麼decompresser的程式跑完之後，還要把cache關掉。

1.      59 /*
   
2.      60  * Kernel startup entry point.
   
3.      61  * ---------------------------
   5 U- l9 P" v3 m+ T9 }9 u4 ]
4.      62  *
   ' [' n3 j1 ?2 _9 U; {
5.      63  * This is normally called from the decompressor code.  The requirements
   
6.      64  * are: MMU = off, D-cache = off, I-cache = dont care, r0 = 0,
   
7.      65  * r1 = machine nr, r2 = atags pointer.

複製代碼

基於以上的假設，當program counter指到kernel的程式的時候，就會從line 80開始跑。
3 e0 K& i! f2 Q4 T$ K6 B4 Bline 80, msr指令會把, operand的值搬到cpsr_c裡面。這是用來確保arm cpu目前是跑在svc mode, irq&fiq都disable。（設成0x1就會disable，definition在./include/asm-arm/ptrace.h)
: H3 {5 W- B3 pline 82, 讀取CPU ID到r9
' E0 i8 t& x& b0 }7 hline 83, 跳到 __lookup_processor_type 執行（bl會記住返回位址）。

1.      77     .section ".text.head", "ax"
   3 j& n" u' ?' U& s6 U+ A: m
2.      78     .type   stext, %function
   $ D. K% r! r' K
3.      79 ENTRY(stext)
   
4.      80     msr cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode
   ( V4 v( W5 t# U6 J& X( }( z
5.      81                         @ and irqs disabled
   0 j# P8 F1 v. z7 x2 B6 Q# X3 r
6.      82     mrc p15, 0, r9, c0, c0      @ get processor id
   4 O9 G/ |  a- N
7.      83     bl  __lookup_processor_type     @ r5=procinfo r9=cpuid

複製代碼

接著會跳到head-common.S這個檔，
% d7 ?7 t2 p" N# M) q; eline 158, (3f表示forware往前找叫做『3』label)將label 3的address放到r3。
/ m0 u* B; g" oline 159, 將r3指到的位址的資料，依序放到r7, r6, r5.(ldmda的da是要每次都位址減一次）
! t7 C/ \6 i7 P$ m) M0 d9 ], Oline l60, 161, 利用真實得到位址r3減去取得資料的位址得到一個offset值，這樣可計算出r5, r6真正應該要指到的地方。
' T0 U; t( [* R: \8 _/ A* ?+ [line 163~169,這邊的程式應該不陌生，就是在各個CPU info裡面找尋對應的structure。找到的話就跳到line 171，返回head.S
line 170, 找不到的話，r5的processor id就放0x0.表示unknown id。
6 f: ~( X& |; b% k, S& P
/ N( H. f- ^, B__proc_info_xxx可以在 vmlinux.lds.S 找到，是用來包住CPU info的所有data.資料則是被定義在./arch/arm/mm/proc-xxx.S，例如arm926就有 proc-arm926.S，裡面有相對應的data宣告，compiling time的時候，這些資料會被編譯到這個區段當中。

1.     156     .type   __lookup_processor_type, %function
   ' f0 j1 ~3 X0 _9 O
2.     157 __lookup_processor_type:
   
3.     158     adr r3, 3f
   $ A' X, P' Z8 @) K  ^
4.     159     ldmda   r3, {r5 - r7}
   
5.     160     sub r3, r3, r7          @ get offset between virt&phys
   
6.     161     add r5, r5, r3          @ convert virt addresses to
   0 B3 A# [5 T5 h: \2 n/ q7 `
7.     162     add r6, r6, r3          @ physical address space
   
8.     163 1:  ldmia   r5, {r3, r4}            @ value, mask
   . P/ ]9 k9 w% k
9.     164     and r4, r4, r9          @ mask wanted bits
   
10.     165     teq r3, r4
    % ^( j! J- \$ J5 v7 I% {) X
11.     166     beq 2f
    
12.     167     add r5, r5, #PROC_INFO_SZ       @ sizeof(proc_info_list)
    
13.     168     cmp r5, r6
    ; m4 H: S9 }/ [/ T6 i3 M( H
14.     169     blo 1b
    
15.     170     mov r5, #0              @ unknown processor
    
16.     171 2:  mov pc, lr
    
17. 
    
18.     187     .long   __proc_info_begin
    
19.     188     .long   __proc_info_end
    
20.     189 3:  .long   .
    ! ~5 `9 b) Z* a% K
21.     190     .long   __arch_info_begin
    
22.     191     .long   __arch_info_end

複製代碼

跳了很多檔案，建議指令和object code如何link的概念要有，就會很清楚了。

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-13 05:20 PM
我們從 head-common.S返回之後，接著繼續看。
- ~" X+ F! l; g( K: p
3 w/ i5 C7 H7 Xline 84, movs的意思是說，做mov的動作，並且將指令的S bit設起來，最後的結果也會update CPSR。這個指令執行的過程當中，會根據你要搬動的值去把N and Z flag設好。這個是有助於下個指令做check的動作。
# |9 f/ z$ R# U, S2 V/ Tline 85, 就是r5 = 0的話，就跳到__error_p去執行。
line 86, 跳到__lookup_machine_type。原理跟剛剛找proc的資料一樣。

1.      83         bl      __lookup_processor_type         @ r5=procinfo r9=cpuid
   
2.      84         movs    r10, r5                         @ invalid processor (r5=0)?
   
3.      85         beq     __error_p                       @ yes, error 'p'
   
4.      86         bl      __lookup_machine_type           @ r5=machinfo

複製代碼

看得出來跟proc很像，有個兩個小地方是

1. line 207,用ldmia不是用ldmda。原因就在於存放arch 和 proc info 的位址剛好相反。一個在lable3的上面。一個在的下方。設計上應該是可以做修改的。
0 D) V: A, |% T+ t' R3 ?% Z
2. arch定義的方式是透過macro，可以先看 ./include/asm-arm/mach/arch.h。裡頭有個 MACHINE_START ，這邊會設好macro，到時候直接使用就可以把arch的info宣告好。 例如 ./arch/arm/mach-omap1/board-generic.c

1. /* macro */
   
2.      50 #define MACHINE_START(_type,_name)                      \
   
3.      51 static const struct machine_desc __mach_desc_##_type    \
   $ `7 c$ }: y0 s* v& @+ N3 V5 e
4.      52  __used                                                 \
   1 g' Q8 ?+ o1 w* @# H% T* }
5.      53  __attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {    \
   
6.      54         .nr             = MACH_TYPE_##_type,            \
   
7.      55         .name           = _name,
   
8.      56
   
9.      57 #define MACHINE_END                             \
   
10.      58 };
    
11.      /* 用法 */
    
12.      93 MACHINE_START(OMAP_GENERIC, "Generic OMAP1510/1610/1710")
    7 ~9 U5 c0 i4 r
13.      94         /* Maintainer: Tony Lindgren <tony@atomide.com> */
    
14.      95         .phys_io        = 0xfff00000,
    
15.      96         .io_pg_offst    = ((0xfef00000) >> 18) & 0xfffc,
    
16.      97         .boot_params    = 0x10000100,
    
17.      98         .map_io         = omap_generic_map_io,
    " d: B5 P1 V. h* R1 S
18.      99         .init_irq       = omap_generic_init_irq,
    , l2 n& o# ]( g  V
19.     100         .init_machine   = omap_generic_init,
    
20.     101         .timer          = &omap_timer,
    8 c& ?* T! A5 a3 A
21.     102 MACHINE_END
    
22. 
    # N2 z  }% p" b- D% R, t
23.     /* func */
    
24.     204         .type   __lookup_machine_type, %function
    
25.     205 __lookup_machine_type:
    
26.     206         adr     r3, 3b
    3 Y# N* P& n0 a+ N3 d* [5 {
27.     207         ldmia   r3, {r4, r5, r6}
    5 ^( E) |  i2 E( C8 x7 D
28.     208         sub     r3, r3, r4                      @ get offset between virt&phys
    
29.     209         add     r5, r5, r3                      @ convert virt addresses to
      K0 Z# M" @- P3 W: ^: a
30.     210         add     r6, r6, r3                      @ physical address space
    
31.     211 1:      ldr     r3, [r5, #MACHINFO_TYPE]        @ get machine type
    + Z8 E6 e$ ?% \5 C9 u* y
32.     212         teq     r3, r1                          @ matches loader number?
    ' F( j3 r8 q7 U) H& ]
33.     213         beq     2f                              @ found
    
34.     214         add     r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC    @ next machine_desc
    5 |, M* I% R8 @) v* t
35.     215         cmp     r5, r6
    3 k/ M- ]3 a$ E! Z
36.     216         blo     1b
    
37.     217         mov     r5, #0                          @ unknown machine
    
38.     218 2:      mov     pc, lr

複製代碼

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-13 05:56 PM
接著我們又返回到head.S，
4 D$ f- `5 ]! l6 `& vline 87~88也是做check動作。
# U. @6 {. R* U7 W9 m, }line 89跳到vet_atags。在head-common.S

1.      87         movs    r8, r5                          @ invalid machine (r5=0)?
   
2.      88         beq     __error_a                       @ yes, error 'a'
   
3.      89         bl      __vet_atags
   
4.      90         bl      __create_page_tables

複製代碼

line 245, tst會去做and動作。並且update flags。這邊的用意是判斷位址是不是aligned。
) a; U, r0 M9 g, eline 246, 沒有aligned跳到label 1，就返回了。
line 248~250, 讀取atags所在的address裡頭的值到r5，看看是否不等於ATAG_CORE_SIZE，不等於的話也是返回。
9 [2 c; }. g* c% Tline 251~254, 判斷一下第一個達到的atag pointer是不是等於ATAG_CORE。如果正確的話，等一下要讀取atag的資料，才會正確。
（atag是由bootloader帶給linux kernel的東西，用來告知booting所需要知道的參數。例如螢幕寬度，記憶體大小等等）

1.      14 #define ATAG_CORE 0x54410001
   5 ?/ H( {8 Q$ W* a
2.      15 #define ATAG_CORE_SIZE ((2*4 + 3*4) >> 2)
   
3. 
   8 Q! u" h; k) A' _2 V& f, W
4.     243         .type   __vet_atags, %function
   5 s! A. r, [+ ~4 T' c% D
5.     244 __vet_atags:
   
6.     245         tst     r2, #0x3                        @ aligned?
   
7.     246         bne     1f
   
8.     247
   ) H# [. R* A5 O; A
9.     248         ldr     r5, [r2, #0]                    @ is first tag ATAG_CORE?
     `' D: X# D$ p( c9 s, Y
10.     249         subs    r5, r5, #ATAG_CORE_SIZE
    
11.     250         bne     1f
    0 H$ \' w/ N5 R
12.     251         ldr     r5, [r2, #4]
    
13.     252         ldr     r6, =ATAG_CORE
    $ Y% l/ N! ]1 \7 G/ X% Y8 p: f0 i
14.     253         cmp     r5, r6
    
15.     254         bne     1f
    
16.     255
    & h6 @1 |6 @5 C) b1 `& h2 I
17.     256         mov     pc, lr                          @ atag pointer is ok
    " L* N( ]7 d" |# Z  ^
18.     257
    
19.     258 1:      mov     r2, #0
    7 F( ~' g: Q/ t( I6 V# ]4 @$ I
20.     259         mov     pc, lr

複製代碼

接著我們又跳回去head.S。  
line 90，又跳到 __create_page_tables。   (很累人....應該會死不少腦細胞）
哇！page table?!!如雷貫耳的東西，不知道會怎麼做。剛剛偷看了一下，＠＠還蠻長了，先到這邊好了，下次在繼續寫。

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-14 12:13 PM
由於code看起來似乎越來越難解釋，會需要在檔案之間跳來跳去。建議一些基礎的東西可以再多複習幾次（其實是在說我自己 ），閱讀source code上收穫會比較多。例如：

$ Z2 ]6 ]2 w3 X; K9 G: U4 |/ h1. arm instruction set - 這個最好每個指令的意思都大略看過一次，行有餘力多看幾個版本，armv4, v5 or v6。
2. compiler & assembler & linker - toolchain工具做的事情和功能，大致的流程和功能要有概念。
! f1 p7 Q) t/ X+ C; J* i3. Makefile & link script - 這兩個功能和撰寫的方式要有簡單的概念。
0 y  g: L3 E# S$ Q' M# S- @" s( Y
以上1是非常重要的重點，2&3只要有大致上的概念就可以，因為trace code的時候，有時需要跳到Makeflie&Link script去看最後object code編排的位址。
; _& \9 F8 J) t' U' J
由於我們trace到了page table這個關鍵字，在開始之前，稍微簡短的解釋，為了幫助了解，儘量用易懂的概念講，有些用詞可能會和一些真實狀況不同，但是懂了之後，應該會有能力分辨，至於正式而學術上解說，很多書上應該都有，或是google一下就很多啦∼

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-14 12:14 PM
page table本身是很抽象的東西，尤其是對所謂的 user-mode application programmer 來說，大部分的狀況它是不需要被考慮到的部份，但是他的產生卻對os和driver帶來了很多影響。我們從一個小小的疑問出發。
; C( X. f/ B+ @" i( I) B7 W2 _& E
『產生page table到底是要給誰用的？』

! X, \+ f  s" p3 P1 n其實真正作用在它上面的H/W是MMU，一旦CPU啟用了MMU，當cpu嘗試去記憶體讀取一個operand的時候，cpu內部打出去的位址訊號都會先送到mmu，mmu會拿著這個位址去對照page table，看看這個位址是不是被轉換到另外一個位置（還會確認讀寫權力），最後才會到真正的位址去讀寫。
4 ?# }/ u8 j7 U; M
* x9 g; }: X3 B3 v% d/ U' R這樣來看CPU其實一開始打出去的位址訊號其實不是最後可以拿到資料的位址，我們稱為virtual address(va)，mmu打出來的位址才能真正拿到資料，所以我們把mmu打出去的位址稱為physical address(pa)。那用來查詢這個位址對照關係的表格，就是page table。

到這邊我們有一個簡單的概念。來想像一個小問題，一個普通的周邊（例如你的顯示卡），因為他並不具有MMU功能，hw只看得懂pa，但是CPU卻是作用在va，假如我想去對hw的控制暫存器做讀寫，到底要用va還是pa?

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-14 12:15 PM
這時，寫driver的人就必須要小心，設定給硬體看的位址必須要先轉成pa（像是設定DMA)，給CPU執行的程式碼要使用va，這對一開始嘗試寫driver但是又不瞭解va pa之間的差別的人，常常產生很多疑問。

' z5 a. _4 ]1 D9 P3 N4 H' n! O; `現在我們回頭想想OS，既然我們跑到create page table，可以預期的是他想要將MMU打開，因此希望預先建立起一個page table，讓MMU知道目前os想規劃的位址對應和讀取權力是如何被安排的。所以os必須考慮到現在的系統究竟是長怎樣？應該要如何被安排？是不是有那些要被保護？好吧∼因為我們完全對os不了解，也不知道該安排什麼，只能祈禱在trace code完後，可以找到這些問題的答案，或者發現一些沒想到的問題。

知道了page table的大致上的功能，下篇就可以專心的研究這個table的長相，和它想規劃出的系統模樣。
0 e7 H. k8 V) P$ G  W3 |, W! ^$ }
+ d# |! ~  S. j4 h- lp.s. 字數限制好像變短了。   （看來很難寫）

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-14 01:56 PM
由於字數限制挑整，用詞儘量精簡，以便可以貼必要source。另外，以後寫到一段落，考慮收集成一篇完整的文章，這樣應就不會因為用回覆的方式，造成閱讀斷斷續續的問題。希望有人對文章呈現方式有想法的話，可以跟我講。

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-14 01:57 PM
現在，讓我們跳入create_page_tables吧∼
line 216，會跳到pgtbl的macro去執行，其實只是載入一個位址。
9 `! g7 l  q7 |# Q
只是這個位址因為你硬體規劃dram位置不同，所以必須可以變動。一般會定義在./include/asm-arm/arch-你的平台/memory.h，我們看得出來dram開始的地方是從0x8000 offset（text_offset)開始算，猜測可能一開始有保留空間給kernel使用。實際算page table的時候有減去0x4000，表示是從DRAM+0x8000-0x4000開始放pg table.

1. /* arch/arm/Makefile */
   % {% p3 p0 }2 ]+ A2 S
2.      95 textofs-y       := 0x00008000
   ) R4 z( ?% c8 [( k/ A
3.     152 TEXT_OFFSET := $(textofs-y)

複製代碼

1. /* include/asm-arm/arch-omap/memory.h */
   
2.      40 #define PHYS_OFFSET             UL(0x10000000)
   
3. 
   # g% b' J+ G0 I. S$ b: p3 u
4.      /* arch/arm/kernel/head.S */
   
5.      29 #define KERNEL_RAM_VADDR        (PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET)
   
6.      30 #define KERNEL_RAM_PADDR        (PHYS_OFFSET + TEXT_OFFSET)
   
7. 
   
8.      47         .macro  pgtbl, rd
   
9.      48         ldr     \rd, =(KERNEL_RAM_PADDR - 0x4000)
   ; ~; e* O* b9 q/ ~
10.      49         .endm
    6 P) E# j2 H; R+ i0 G
11. 
    
12.     216         pgtbl   r4                              @ page table address

複製代碼

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-14 02:16 PM
得到pg table的開始位置之後，當然就是初始化囉。
line 221, 將pg table的base addr放到r0.
+ v: _! g* i6 n3 s' _( qline 223, 將pg table的end addr放到r6.
line 224~228, 反覆地將0x0寫到pg table的區段裡頭，每個loop寫16bytes. (4x4)，直到碰到end，結果就是把它全部clear成0x0.

1.     221         mov     r0, r4
   
2.     222         mov     r3, #0
   - ^5 j' N- I: r( Z  r9 O1 b
3.     223         add     r6, r0, #0x4000
   
4.     224 1:      str     r3, [r0], #4
   
5.     225         str     r3, [r0], #4
   
6.     226         str     r3, [r0], #4
   
7.     227         str     r3, [r0], #4
   
8.     228         teq     r0, r6
   8 X* q5 q" {0 Y
9.     229         bne     1b

複製代碼

line 231, 將位址等於 r10+PROCINFO_MM_MMUFLAGS 裡頭的值放到r7。r10是proc_info的位址。proc的info data structure被定義在『./include/asm-arm/procinfo.h』，offset取得的方式用compiler的功能，以便以後新增structure的欄位的時候不需要更動程式碼。這邊的動作合起來就是讀預設要設給mmu flags的值。

1.    231         ldr     r7, [r10, #PROCINFO_MM_MMUFLAGS] @ mm_mmuflags

複製代碼

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-14 03:11 PM
問題怎麼填值？？
9 T- z5 O1 B. H拿出ARM的手冊，翻到MMU章節。一看發現page有很多種，還得分first level和second level。

6 w- r$ ?; r- Z* Q. e念書時的印象，是從1st level在去查2nd level，先看怎麼設定1st level （不知以前老師有沒有亂教）
1 z. u& |0 H7 W" h: [) z/ O6 Y$ s1. [31:20]存著section base addr
2. [19:2]存著mmu flags
3. [1:0]用來辨別這是存放哪種page, 有四種:
  ]' h5 R# o/ @* |   a. fault (00) b. coarse page (01) c. section (1st level) (10) d. fine page (11)
4. pg tabel資料要存放到 [31:14] = translation base, [13:2] = table index , [1:0] = 0b00 的位址
6 A6 m2 p3 ?1 R5 B8 ?
$ i, H5 J# Y8 F" j* @  t" @. d來看code是怎麼設定。
, ^& C4 J# U( |; H
line 239, 將pc的值往右shift 20次放到r6.這是取得前20高位元的資料，有點像是 1.。
line 240, 將r6往左shift 20次之後，和r7做or的動作，剛好也是 2.提到的mmu flags和1.處理好的資料做整理。
所以前面兩個做完，就完成了bit[31:2]。
. S" s, t( K5 N1 vline 241， 將r3的資料寫到r4+(r6<<0x2)的地方去，剛好是4.提到的位址。（lucky）

1.     239         mov     r6, pc, lsr #20
   * [+ K6 _5 k7 S/ o1 U5 k
2.     240         orr     r3, r7, r6, lsl #20
   
3.     241         str     r3, [r4, r6, lsl #2]

複製代碼

p.s. 用pc值剛好可以算出當前的page。

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-22 07:47 PM
最近又被釘上了，開始忙碌，大概沒太多時間貼文∼
  [5 b& X5 H- d9 a" n
上篇已經將pc所屬的page table entry(pte)設定好，接著繼續看
* t4 _9 |$ \5 o  J8 l0 xline 247, 248, 將KERNEL_START的位址往右shift 18算出pte的offset，(等於line239&241，239&241是先shift right 20然後shift left 2)，並將剛剛r3的值設給pte。『!』的意思是會把address存到r0。

line 249~252, 算出KERNEL_END-1的pte位址放到r6, KERNEL_START的下一個pte的位址放到r0。r0 <= r6的話就持續對pte寫入初值的動作。但是這邊的r3有加上（0x1<<20），所以原本的section base會變成加1，目前不是很明瞭為什麼要加1，或許往後面會找到答案。

1.     247         add     r0, r4,  #(KERNEL_START & 0xff000000) >> 18
   
2.     248         str     r3, [r0, #(KERNEL_START & 0x00f00000) >> 18]!
   
3.     249         ldr     r6, =(KERNEL_END - 1)
   
4.     250         add     r0, r0, #4
   # g" E3 H% K- [% Z9 _+ i5 E
5.     251         add     r6, r4, r6, lsr #18
   ! H, m$ X6 m! A; H. z) i
6.     252 1:      cmp     r0, r6
   - b  i# ?5 o8 w1 ~6 c! E3 x' L
7.     253         add     r3, r3, #1 << 20
   ( k( \7 [; X/ q3 M
8.     254         strls   r3, [r0], #4
   
9.     255         bls     1b

複製代碼

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-22 08:24 PM
line279，PAGE_OFFSET是規範RAM mapping完後的virtual address，我們將這個位址所屬的pte算出來放到r0。
* D" N) `$ V5 N/ p, ]: Lline 280~283,將要 map 的physical address的方式算出來放到r6。
3 U6 l5 i8 x4 `! s! d8 s0 K, Yline 284，最後將結果存到r0所指到的pte。

以上三個動作，就是做好 ram 起頭的位址一開始map，還沒做完整塊map。由於我們目前的設定方式每塊是1MB，所以這邊是將RAM開始的1MB做map。

line 327,返回，結束一開始的create page table的動作，我們可以看出其實並沒有做完整的初始化page table，所以之後應該會有其他page table的細節。

1.     279         add     r0, r4, #PAGE_OFFSET >> 18
   
2.     280         orr     r6, r7, #(PHYS_OFFSET & 0xff000000)
   2 `  ]0 O6 b" S7 n2 L8 L
3.     281         .if     (PHYS_OFFSET & 0x00f00000)
   1 \( F; f# t( e( l
4.     282         orr     r6, r6, #(PHYS_OFFSET & 0x00f00000)
   5 F! d3 A% m" M/ X! [
5.     283         .endif
   & b% w9 P% u( P
6.     284         str     r6, [r0]
   
7.     327         mov     pc, lr

複製代碼

附帶一提，我們這邊省略了一些用ifdef包起來的程式碼，像是一開始會印一些output message的程式碼（line286~326）。

---

作者: gogojesse    時間: 2008-10-22 08:37 PM
自create page table返回後，我們偷偷看一下接下來的程式碼，
" f* b0 Q. h3 L4 eline 99, 將switch_data擺到r13
. v+ H+ A( b2 _, B) `line 101, 將enable_mmu擺到lr
5 N  o) E. J! n$ Y/ v  z* ^' yline 102, 將pc改跳到r10+PROCINFO_INITFUNC的地方去

7 f. X0 N: V4 \& e其實這邊有點玄機，switch_data和enable_mmu都是function，結果位址都只是被存起來，並沒有直接跳過去執行。其實，雖然程式碼是順序switch_data->enable_mmu->proc init function，但其實執行的順序會是 procinfo 的init function-> enable_mmu -> switch_data 。至於，為什麼要這樣寫的原因？就不清楚了，也還沒仔細推敲過。

7 K3 s9 Z2 c( K9 D% `switch_data最後就會跳到大家都很熟悉的start_kernel(). 詳細要賣個關子，最近會忙一下，得要過一陣子才能貼文∼  

1.      99         ldr     r13, __switch_data              @ address to jump to after
   
2.     100                                                 @ mmu has been enabled
   
3.     101         adr     lr, __enable_mmu                @ return (PIC) address
   
4.     102         add     pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC

複製代碼

---

作者: gogojesse    時間: 2009-7-4 01:09 AM
老店重新開張~

花了一些時間把舊的貼文整理到一個blog
9 @; N( A5 `4 b4 r6 x, y. y$ |' F有把一些敘述修改過
希望會比較容易集中閱讀
目前因為某些敘述不容易
還是比較偏向筆記式而且用字不夠精確
# _* v, k- l+ Q7 J  B9 T6 g希望之後能夠慢慢有系統地整理
大家有興趣的話
可以來看看和討論
0 c. Y; Y5 U/ Q' Shttp://gogojesseco.blogspot.com/

以後可能會採取  先在chip123貼新文章
慢慢整理到blog上的方式
因為chip123比較方便討論 =)
8 U! ^8 ?- z7 b5 Y) [blog編輯修改起來比較方便
" v5 `, J3 v$ C4 ]閱讀也比較集中   大家可以在這邊看到討論
  t# H0 @+ x6 T8 S, x$ x然後在blog看到完整的文章 (類似BBS精華區的感覺)

---

作者: gogojesse    時間: 2009-7-15 05:07 PM
隔了很長一段時間沒update
之前程式碼走到 ./arch/arm/kernel/head.S 的 line 99 附近

1.      99         ldr     r13, __switch_data              @ address to jump to after
   
2.     100                                                 @ mmu has been enabled
   
3.     101         adr     lr, __enable_mmu                @ return (PIC) address
   
4.     102         add     pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC

複製代碼

line 99, 將__switch_data放到r13。(留作之後用)
5 U7 i6 J3 q0 u- Kline 101, 將__enable_mmu的addr放到lr。(留作之後用)
) [: u7 a5 ~! Cline 102, 將 r10+#PROCINFO_INITFUNC 放到pc，也就是jump過去的意思。r10是proc_info的位址。PROCINFO_INITFUNC則是用之前提過的技巧，指向定義在./arch/arm/mm/proc-xxx.S的資料結構，以arm926為例，最後會指到

1. 463         b       __arm926_setup

複製代碼

所以程式碼就跳到了 __arm926_setup。

1. 373         .type   __arm926_setup, #function
   
2. 374 __arm926_setup:
   
3. 375         mov     r0, #0
   
4. 376         mcr     p15, 0, r0, c7, c7              @ invalidate I,D caches on v4
   
5. 377         mcr     p15, 0, r0, c7, c10, 4          @ drain write buffer on v4
   
6. 378 #ifdef CONFIG_MMU
   
7. 379         mcr     p15, 0, r0, c8, c7              @ invalidate I,D TLBs on v4
   
8. 380 #endif
   # b2 ^* c% q( a5 \, B; g) Z4 m$ S( |' e
9. 
   
10. 388         adr     r5, arm926_crval
    & U$ |6 Q; j2 t/ i# U
11. 389         ldmia   r5, {r5, r6}
    
12. 390         mrc     p15, 0, r0, c1, c0              @ get control register v4
    # C0 P$ [; C; `9 ^+ o6 C0 z
13. 391         bic     r0, r0, r5
    ; |" _0 u. |9 @3 X! r) |! n! W$ Y
14. 392         orr     r0, r0, r6
    ; Y7 ?3 c9 n: H' L' Z' {8 Q$ U3 M. {# T6 ?
15. 
    9 U/ Z; n: t6 x1 ]
16. 396         mov     pc, lr
    
17. 397         .size   __arm926_setup, . - __arm926_setup

複製代碼

這邊的程式碼就跟CPU有很大的相依性，
line 375~380, 主要就是invalidate CPU的I&D cache和清空write buffer。
line 388~392, 把cp15的設定讀出來，並且將一些預設狀態做好運算放到r0。(預設值從arm926_crval這邊可以取得。)
line 396, 直接把pc跳到lr，因為我們之前已經將lr = enable_mmu，所以直接跳過去。

---

作者: gogojesse    時間: 2009-7-15 05:29 PM

1. 155 __enable_mmu:
   1 }$ A  m* w. V
2. 170         mov     r5, #(domain_val(DOMAIN_USER, DOMAIN_MANAGER) | \
   
3. 171                       domain_val(DOMAIN_KERNEL, DOMAIN_MANAGER) | \
   
4. 172                       domain_val(DOMAIN_TABLE, DOMAIN_MANAGER) | \
   
5. 173                       domain_val(DOMAIN_IO, DOMAIN_CLIENT))
   
6. 174         mcr     p15, 0, r5, c3, c0, 0           @ load domain access register
   
7. 175         mcr     p15, 0, r4, c2, c0, 0           @ load page table pointer
   
8. 176         b       __turn_mmu_on
   
9. 177 ENDPROC(__enable_mmu)

複製代碼

line 170~174，設置好domain access。(domain access可以先當成設置access的權限，或許以後可以寫詳細的文章說明)
; L6 m! Y* I% ?. Q2 L) C: Yline 175~176，將create好的page table開頭丟給mmu。跳到turn_mmu_on

1. 191 __turn_mmu_on:
   2 V; M7 d4 C7 X: j* Y: X+ m
2. 192         mov     r0, r0
   
3. 193         mcr     p15, 0, r0, c1, c0, 0           @ write control reg
   ' N1 q5 t6 k: J/ ^' k' @( D
4. 194         mrc     p15, 0, r3, c0, c0, 0           @ read id reg
   ' m  l; `+ A  U3 u3 B' B$ j- u' x
5. 195         mov     r3, r3
   
6. 196         mov     r3, r3
   # f$ o/ [5 m4 O
7. 197         mov     pc, r13
   ( L- ^. r  C' M9 O) y
8. 198 ENDPROC(__turn_mmu_on)

複製代碼

顧名思義就是把mmu打開，將我們準備好的r0設定交給mmu，並讀取id到r3，接著pc跳到r13，r13剛剛在head.S已經先擺好__switch_data。所以會跳到head-common.S。

1. 18 __switch_data:
   ; b, Z: M8 G: A) o; k1 U
2. 19         .long   __mmap_switched
   
3. 20         .long   __data_loc                      @ r4
   
4. 21         .long   _data                           @ r5
   
5. 22         .long   __bss_start                     @ r6
   
6. 23         .long   _end                            @ r7
   ! d3 ~1 J& Q! @: t* u
7. 24         .long   processor_id                    @ r4
   
8. 25         .long   __machine_arch_type             @ r5
   
9. 26         .long   __atags_pointer                 @ r6
   9 i' v' v0 p8 X* m% x
10. 27         .long   cr_alignment                    @ r7
      Y0 \* J. n, W
11. 28         .long   init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp
      A7 }8 H! A: d5 l
12. 29
    ' L; A, B% u( H

複製代碼

switch_data的第一行就是 __mmap_switched，所以我們直接看line 39。

---

作者: gogojesse    時間: 2009-7-15 05:30 PM

1. 39 __mmap_switched:
   / A9 N- l( P- V( ?4 c
2. 40         adr     r3, __switch_data + 4
   " W) f+ y) D: s+ Y6 m: P. ^
3. 41
   
4. 42         ldmia   r3!, {r4, r5, r6, r7}
   + G2 L' V; Z9 \
5. 43         cmp     r4, r5                          @ Copy data segment if needed
   9 |- e* |7 ~, ~5 @- P. ]
6. 44 1:      cmpne   r5, r6
   7 t9 L& b% d; H& k" ^! [
7. 45         ldrne   fp, [r4], #4
   0 k: x" z& E4 [0 u) F6 u
8. 46         strne   fp, [r5], #4
   
9. 47         bne     1b
   
10. 48
    8 e/ \3 S5 e0 [, K; B4 r8 P& L$ {
11. 49         mov     fp, #0                          @ Clear BSS (and zero fp)
    , v. e+ k" s* W( D2 [% |
12. 50 1:      cmp     r6, r7
    
13. 51         strcc   fp, [r6],#4
      Q( D0 B! o  V
14. 52         bcc     1b
    ) b( i5 V% v6 `, q4 Q' V, O
15. 53
    
16. 54         ldmia   r3, {r4, r5, r6, r7, sp}
    
17. 55         str     r9, [r4]                        @ Save processor ID
    9 a1 @$ ^$ j6 W  n: t: }
18. 56         str     r1, [r5]                        @ Save machine type
    / p. i. i) X( {- k
19. 57         str     r2, [r6]                        @ Save atags pointer
    
20. 58         bic     r4, r0, #CR_A                   @ Clear 'A' bit
    
21. 59         stmia   r7, {r0, r4}                    @ Save control register values
    
22. 60         b       start_kernel
    6 f5 f8 t# B& h; f7 B, M
23. 61 ENDPROC(__mmap_switched)

複製代碼

switch_data的第一行就是 __mmap_switched，所以我們直接看line 39。
line 39，將__data_loc的addr放到r3
9 o* l8 x& }/ M2 P7 }line 42,從r3的位址，連續讀取四筆資料到r4, r5, r6, r7
line 43~47，看看data segment是不是需要搬動。
: I  a4 i, N4 H- O; |% yline 49~52, clear BSS。
& V& A$ K* p1 R+ v  j* n
7 ~# l) t9 E$ i由於linux kernel在進入start_kernel前有一些前提必須要滿足：
/ C$ W- [' h2 R, ^r0  = cp#15 control register
. x0 w' h6 o3 b) w% Xr1  = machine ID
r2  = atags pointer
r9  = processor ID
+ E' z5 ?" `% P6 G+ N$ U
所以line 54~59就是在做這些準備。
最後呢? 我們就跳到start_kernel了。(而且還是用b start_kernel，表示我們不會再回來了)

看一下start_kernel()在./init/main.c，終於跳出architecture specific的目錄，表示
我們真正的開始linux kernel的初始化。
. @; R. R4 K! G. Y; J* K3 n0 F像是 shedule init, console init, memory init, irq init等等都在start_kernel裡頭。
7 N9 |$ P. ^- N& n7 o' H到這邊之後，應該就可以深入linux kernel中，各項比較跟hardware不那麼相關的軟體部分。

---

歡迎光臨 Chip123 科技應用創新平台 (http://chip123.com/)

Powered by Discuz! X3.2