ARM8v-A提供了31个通用寄存器,分别是X0-X30。每个寄存器是64bits,可以在任何Exception Level访问。
本章处理器架构的内容主要来自于ARM® Cortex™-A Series Programmer’s Guide version4.0。
笔记一: 今天粗略的看了一下周立功关于uc/osII在lpc2104上的移植方面的说明,这之中印象最深的应该是irq中断和软中断方面的处理,由于arm芯片的特殊性(拥有7种处理器模式),即每种处理器模式都有自己的堆栈,这样在处理堆栈的时候就会相应的麻烦一些。 在 响应异常时,该移植计划在初始代码里面比在没有操作系统的初始代码多了irq的处理,移植里面的irq处理多了由汇编语言编写的对任务环境的保存,没操作 系统的中的任务环境的保存都是由在产生irq中断是用c语言声明的__irq关键字来完成了,移植中irq中断不能采用__irq关键字,因为c语言不能 保证堆栈结构,而uc/osII必须要保证堆栈结构。除此之外,相对于没操作系统的初始代码,基本上是没有什么改变。 在uc/osII的任务切换 中,采用了arm里面的软中断指令swi来执行,对于非中断性的任务切换(如挂起和等待信号量的时候)uc/osII是采用了宏os_task_sw() 来执行的,然后联系到osctxsw()函数来完成任务切换,而遇到中断情况时在返回是需要任务切换是则采用了osintctxsw()来执行的,在周立 功的移植当中,他把osctxsw()与osintctxsw()合二为一了,统一采用osintctxsw()来实现。之所以这样搞的原因是任务进行切 换的时候,都必须进入软中断的状态,而对于软中断的异常响应代码已经将任务的环境变量进行了保存,从而也不需要像osctxsw()里面规定的那样对将环 境变量进行保存。 这是我看今天看了移植说明后所理解的东西,当然还得细致的对代码进行分析,特别是osintctxsw()代码的分析,虽然移植的代码大体是遵从了uc/osII的编码规范,但对于arm的多种处理器模式移植代码有特别的改变,以实现cpu时间和ram的利用。
如前所述,我们知道异常的处理还是比较简单的,就是给相关的进程发送信号,而且不存在进程调度的问题,所以内核很快就处理完了异常。
startup_head.s 作为头文件,定义了 ARM 板的初始设置 比如堆栈基址,FCLK:HCLK:PCLK 分频,USB 频率等参数 ;input frequency 12.00 MHz ;MPLL的分频配置 ; MPLL=(2*m*Fin)/(p*2^s) M_MDIV EQU 127 ;m=(MDIV+8) M_PDIV EQU 2 ;p=(PDIV+2) M_SDIV EQU 1 ;s=SDIV ; output frequency 405.00 MHz ; hdivn,pd
(1) 通过实验掌握学会使用msr/mrs 指令实现ARM 处理器工作模式的切换,观察不同模式下的寄存器,加深对CPU 结构的理解;
ARM 处理器是英国 Acorn 有限公司设计的低功耗低成本的一款 RISC 微处理器
除用户模式外的其他6种模式称为特权模式。 特权模式中除系统模式以外的5种模式又称为异常模式,即
内联汇编即在C中直接使用汇编语句进行编程,使程序可以在C程序中实现C语言不能完成的一些工作,例如,在下面几种情况中必须使用内联汇编或嵌入型汇编。
下面从逻辑上完整走一遍中断处理过程(结合中断上下文的切换,以定时器中断为例,假设从用户态进入中断):
在上一篇文章中,我们已经了解了中断和异常的一些概念,对于中断和异常也有了大概的理解。那么,系统中硬件到底是如何处理中断和异常的呢?本文我们就以常见的X86架构为例,看看中断和异常的硬件工作原理。
1,处理器的C编译器能产生可重入型的代码,如果不行的话,那么就不能在任务之间随意的切换,因为当你切换到别的任务的时候,该任务在这个函数的数据就会被破坏。
在ARM体系结构中,异常中断用来处理软件中断、未定义指令陷阱及系统复位功能和外部事件,这些“不正常”事件都被划归“异常”,因为在处理器的控制机制中,它们都使用同样的流程进行异常处理。
a -- 具体CPU architecture相关的模块会进行现场保护,然后调用machine driver对应的中断处理handler;
ARM处理器使用精简指令集(RISC),ARM(Advanced RISC Machines)ARM是一家公司的简称,其次ARM指一系列处理器的统称,同时ARM也是一种精简指令集架构。
ARM是Advanced RISC Machines的缩写,它是一家微处理器行业的知名企业,该企业设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC (精简指令集)处理器。公司的特点是只设计芯片,而不生产。它将技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商,并提供服务。
ARM920T能处理有8个异常,他们分别是:Reset,Undefined instruction,Software Interrupt,Abort (prefetch),Abort (data),Reserved,IRQ,FIQ ,它们的矢量表是:
中断响应模块目前使用了8259A PIC芯片进行中断处理。使用两块8259A芯片级联,并采用AEOI、FNM全嵌套、无缓冲模式进行处理。
参考 【嵌入式开发】ARM 处理器工作模式 及 修改方法 ( 处理器模式 | 设置处理器模式 | 程序状态字寄存器 CPSR SPSR | 模式设置代码编写 | 设置 svc 模式 ) 博客 , ARM 处理器有
该文介绍了中断和异常的基本概念、分类,以及Linux 中中断和异常的处理方式,包括硬件中断、软件中断和异常的分类和处理。
1、armv8中断、系统调用的入口在arch/arm64/kernel/entry.S
注意:nandflash和norflash的0地址是不冲突的,norflash占用BANK地址,而nandflash不占用BANK地址,它的0地址是内部的。
中断控制是计算机发展中一种重要的技术,最初它是为克服对 I/O 接口控制采用程序查询所带来的处理器低效率而产生的。
我们首先介绍 ARM Ltd,这里先说的是公司而不是架构。ARM 的发展历史非常久远,超乎许多人的想象。
注意:除User(用户模式)是Normal(普通模式)外,其他6种都是Privilege(特权模式)。 Privilege中除Sys模式外,其余5种为异常模式。 各种模式的切换,可以是程序员通过代码主动切换(通过写CPSR寄存器);也可以是CPU在某些情况下自动切换。 各种模式下权限和可以访问的寄存器不同。
| 导语 本文主要是讲Linux的调度系统, 由于全部内容太多,分三部分来讲,调度可以说是操作系统的灵魂,为了让CPU资源利用最大化,Linux设计了一套非常精细的调度系统,对大多数场景都进行了很多优化,系统扩展性强,我们可以根据业务模型和业务场景的特点,有针对性的去进行性能优化,在保证客户网络带宽前提下,隔离客户互相之间的干扰影响,提高CPU利用率,降低单位运算成本,提高市场竞争力。欢迎大家相互交流学习!
startup_head.s 作为头文件,定义了 ARM 板的初始设置 比如堆栈基址,FCLK:HCLK:PCLK 分频,USB 频率等参数 ;input frequency 12.00 MHz ;MPLL的分频配置 ;MPLL=(2*m*Fin)/(p*2^s) M_MDIV EQU 127 ;m=(MDIV+8) M_PDIV EQU 2 ;p=(PDIV+2) M_SDIV EQU 1 ;s=SDIV ; output frequency 405.00 MHz ; hdivn,
假设你现在正在写作业,突然电话响起,你需要停下写作业接电话,挂电话后继续写作业。突然由人按门铃,你需要先去开门,然后继续回来写作业。电话和门铃打断了写作业,能中断写作业的事情有很多,比如身体不舒服,口渴等。被打断后怎么做?身体不舒服就停下写作业休息一会,身体好了继续写作业。口渴就停下写作业喝水,喝完水继续写作业。如果你正在接一个很重要的电话,突然门铃响了,这是会优先处理其中一件事,比如先让按门铃的人等一下,挂电话后再去开门,或者先挂电话,等开门后再打电话过去。这就存在一个中断优先级的问题。
内核稳定性问题复杂多样,最常见的莫过于“kernel panic”,意为“内核恐慌,不知所措”。这种情况下系统自然无法正常运转,只能自我结束生命,留下死亡信息。诸如:
perf 是由 Linux 官方提供的系统性能分析工具 。我们通常说的 perf 实际上包含两部分:
芯片复位后,将在异常向量表中复位向量的位置开始执行。复位操作的代码必须做以下事情:
中断是硬件和软件交互的一种机制,可以说整个操作系统,整个架构都是由中断来驱动的。中断的机制分为两种,中断和异常,中断通常为 $IO$ 设备触发的异步事件,而异常是 $CPU$ 执行指令时发生的同步事件。本文主要来说明 $IO$ 外设触发的中断,总的来说一个中断的起末会经历设备,中断控制器,$CPU$&$OS$ 三个阶段:设备产生中断,中断控制器接收和发送中断,$CPU$&$OS$ 来实际处理中断。
目前IMX6UL是使用Cortex-A7架构,本小节简单介绍一下Cortex-A7架构的基础知识,比如运行模式、寄存器组等。
arm64的异常向量表vectors中设置了各种异常的入口,目前有效的异常入口有两个同步异常el0_sync,el1_sync和两个异步异常el0_irq,el1_irq,其他异常入口暂时都invalid。中断属于异步异常,所以本文重点关注el0_irq和el1_irq。
两个 S 用于不同的指令,名称相同,但是在不同的指令结合却有不同的作用
当处理器上当前进程A需要对共享变量a操作,所以在操作前通过spin_lock获取锁进入临界区,如上图标号1。当进程A进入临界区后,进程A所在的处理器发生了一个外部硬件中断,此时系统必须停下进程A的执行转向执行中断,如上图标号2。假设中断处理程序也需要操作共享变量a,所以在操作之前也许要调用spin_lock获取锁来操作变量a。当中断处理程序试图去获取变量a的时候,因为之前被中断的进程A已经获取了锁,于是将导致中断处理程序进入自旋状态。在中断处理程序中出现自旋是非常致命的,因为中断处理程序必须尽可能短的返回。同时被中断进程A因中断处理程序不能返回而无法恢复执行,也就不可能释放锁,所以将导致中断处理程序一直自旋下去,出现死锁。所以就引入了spin_lock的变体出现。
中断,英文名为Interrupt,计算机的世界里处处都有中断,任何工作都离不开中断,可以说整个计算机系统就是由中断来驱动的。那么什么是中断?简单来说就是CPU停下当前的工作任务,去处理其他事情,处理完后回来继续执行刚才的任务,这一过程便是中断。
Arm64有4种栈,分别是空增栈(Empty Ascendant Stack,EA)、空减栈(Empty Descendant Stack,ED)、满增栈(Full Ascendant Stack,FA)、满减栈(Full Descendant Stack,FD)。常用的是满减栈,Linux内核也使用满减栈。
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