在QEMU上面，如何跑一个bare metal程序呢？下面这段程序并不能正常工作，原因又是什么？
#include
int main(int argc, char *argv[]) {
printf("hello world!\n");
}
编译和运行[1]
$ aarch64-elf-gcc --specs=rdimon.specs -g test.c -o test.elf
$ qemu-system-aarch64 -machine virt -cpu cortex-a53 -nographic -monitor null
-serial null -semihosting -m 128m -kernel test.elf
错误提示为，程序执行了非法指令。
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IN: memset
0x00400400: 4e010c20 dup v0.16b, w1
Taking exception 1 [Undefined Instruction]
FP Trap
DUP是一条NEON指令，查看QEMU源码，原来在fp_exception_el中，根据CPACR的配置trap了EL1的FP指令执行，这不是我们所期望的，打上patch继续。
IN: _swiopen.part.3
0x00403b84: 2a1303e0 mov w0, w19
0x00403b88: a94153f3 ldp x19, x20, [sp, #0x10]
0x00403b8c: a9425bf5 ldp x21, x22, [sp, #0x20]
0x00403b90: a94363f7 ldp x23, x24, [sp, #0x30]
0x00403b94: a8cb7bfd ldp x29, x30, [sp], #0xb0
0x00403b98: d65f03c0 ret
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IN:
0x00000000: 00000000 .byte 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
Taking exception 1 [Undefined Instruction]
这次挂在了ret，函数执行完成后跳转到了0地址，此时sp为0x7ffff10，在128M RAM的末尾。检查这段内存都是0，说明数据都没有写入成功。
QEMU ARM Virtual Machine Memory Layout
查看virt的Memory Layout配置，这段内存落在了Reserved ROM区间，而正确的RAM配置应该在0x40000000开始。
/* Space up to 0x8000000 is reserved for a boot ROM */
[VIRT_FLASH] = { 0, 0x08000000 },
...
[VIRT_MEM] = { 0x40000000, RAMLIMIT_BYTES },
另外，QEMU Semihosing并不能正确设置堆栈顶的值，
target_ulong do_arm_semihosting(CPUARMState *env)
{
...
limit = ram_size;
/* TODO: Make this use the limit of the loaded application. */
retvals[0] = limit / 2;
retvals[1] = limit;
retvals[2] = limit; /* Stack base */
retvals[3] = 0; /* Stack limit. */
}
继续上patch增加command line 支持RAM地址的设置，和修正heap/stack的计算。
Linker Scripts MEMORY
除了QEMU的修改，我们还需要在test程序链接时，指定MEMORY配置，使执行文件的地址空间和virt machine完全一致。
test.lds
MEMORY
{
ROM (rx) : ORIGIN = 0x100000, LENGTH = 128M
RAM (rxw) : ORIGIN = 0x40000000, LENGTH = 512M
}
我们只希望修改memory layout，而不希望修改默认的Linker Script以及Sections，所以在编译时不使用-T，而直接将lds作为源文件（Implicit Linker Scripts）进行编译链接。
$ aarch64-elf-gcc --specs=rdimon.specs -g test.c test.lds -o test.elf
$ qemu-system-aarch64 -machine virt -cpu cortex-a53 -nographic -monitor null
-serial null -semihosting -semihosting-config ram_start=0x40000000 -m 128m
-kernel test.elf
hello world!
Mission Accomplished！
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本文使用编译器为 gcc-arm-8.2-2018.08-x86_64-aarch64-elf.tar.xz ↩