SPARC寄存器窗口上溢(overflow)和下溢分析(underflow)

今天在复习sparc体系结构的相关知识时，发现自己对寄存器窗口的上溢和下溢处理代码有点理不清了，特此记录一下，SPARC体系结构相关知识参见《 http://www.sics.se/~psm/sparcstack.html》一文，这里仅分析上溢和下溢的处理函数。

1 上溢陷阱(Overflow Trap)处理函数

/* a SAVE instruction caused a trap */
window_overflow:
/* rotate WIM on bit right, we have 8 windows */
mov %wim,%l3
sll %l3,7,%l4
srl %l3,1,%l3
or %l3,%l4,%l3
and %l3,0xff,%l3

/* disable WIM traps */
mov %g0,%wim
nop; nop; nop

/* point to correct window */
save

/* dump registers to stack */
std %l0, [%sp + 0]
std %l2, [%sp + 8]
std %l4, [%sp + 16]
std %l6, [%sp + 24]
std %i0, [%sp + 32]
std %i2, [%sp + 40]
std %i4, [%sp + 48]
std %i6, [%sp + 56]

/* back to where we should be */
restore

/* set new value of window */
mov %l3,%wim
nop; nop; nop

/* go home */
jmp %l1
rett %l2

结合上面代码，拿一个具体的实例来进行分析。

Example： CWP = 3， WIM = 2， 此时，执行SAVE操作。

执行SAVE操作时，做的第一件事就是判断(CWP - 1) == WIM ? 如果相等，就会触发Overflow Trap,具体代码如上：

（1）首先，计算正确的WIM值，即第4-第8行代码（此时，因为Overflow Trap的原因， CMP = 2）

（2）执行SAVE操作 （SAVE引起CWP--， 所以，CWP = 1）

（3）一系列的std，目的是将CWP=1窗口的内容写到内存中

（4）执行restore操作 （restore操作引起CWP++, 此时，CWP = 2）

（5）执行rett操作 （rett引起CWP++， 此时，CWP = 3）

经过上面5步后，CWP = 3， WIM = 1，所以再次执行SAVE操作时， CWP - 1 = 2，不等于WIM，SAVE操作执行成功。
2. 下溢陷阱(Underflow Trap)处理函数

/* a RESTORE instruction caused a trap */
window_underflow:

/* rotate WIM on bit LEFT, we have 8 windows */
mov %wim,%l3
srl %l3,7,%l4
sll %l3,1,%l3
or %l3,%l4,%l3
and %l3,0xff,%l3

/* disable WIM traps */
mov %g0,%wim
nop; nop; nop

/* point to correct window */
restore
restore

/* dump registers to stack */
ldd [%sp + 0], %l0
ldd [%sp + 8], %l2
ldd [%sp + 16], %l4
ldd [%sp + 24], %l6
ldd [%sp + 32], %i0
ldd [%sp + 40], %i2
ldd [%sp + 48], %i4
ldd [%sp + 56], %i6

/* back to where we should be */
save
save

/* set new value of window */
mov %l3,%wim
nop; nop; nop

/* go home */
jmp %l1
rett %l2

Example： CWP = 3， WIM = 4， 此时，执行restore操作。

类似save操作，restore操作要干的第一件事也是检查（CWP + 1）== WIM ？如果是， 则触发Underflow Trap, 进入Underflow Trap处理函数，具体代码如上：

(1)进入window_underflow （此时，由于是通过underflow trap进来的，所以， CWP = 2）

(2)类似的，计算正确的WIM值

(3)两次restore操作 （此时，CWP = 4， 因为加了两次）

(4)将内存中保存的值恢复到CWP=4的窗口中

(5)两次save操作 （此时， CWP = 2）

(6)rett操作 （此时，CWP = 3）

执行完上述6步之后，CWP = 3， WIM = 5，再次执行restore操作时，CWP+1 = 4， 成功执行。

3. 总结

这里最需要注意的是不论是Overflow还是Underflow，都是Trap，都会首先使CWP--，很过人不理解Underflow的两次restore，就是忘记了下溢的时候，CWP要首先减一。