第5章MIPS-Linux Kernel分析

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第5章MIPS-Linux Kernel分析(1)

灵泉水 发表于 2007-1-5 20:29:00 0 推荐 Mips kernel Introduction   1.硬件知识 * CPU 手册: http://www.mips.com等. * 主板资料,找你的卖家. * 背景知识:如PCI协议,中断概念等.   2.软件资源   * http://oss.sgi.com/linux,ftp://oss.sgi.com * http://www.mips.com * mailing lists:     [email protected]     [email protected] * kernel cvs    sgi:      cvs -d :pserver:[email protected]:/cvs login     (Only needed the first time you use anonymous CVS, the password is "cvs")      cvs -d :pserver:[email protected]:/cvs co linux    另外sourceforge.net也有另一个内核树，似乎不如sgi的版本有影响. * 经典书籍:       * "Mips R4000 Microprocessor User's Manual",by Joe Heinrich       * "See Mips Run",by Dominic Sweetman * Jun Sun's mips porting guide: http://linux.junsun.net/porting-howto/ * 交叉编译指南:http://www.ltc.com/~brad/mips/mips-cross-toolchain.html * Debian Mips port: http://www.debian.org/ports/mips * 系统杂志网站: http://www.xtrj.org   3. mips kernel的一般介绍     (下面一些具体代码基于2.4.8的内核)    我们来跟随内核启动运行的过程看看mips内核有什么特别之处.      加电后,mips kernel从系统固件程序(类似bios,可能烧在eprom,flash中)得到控制    之后(head.S),初始化内核栈,调用init_arch初始化硬件平台相关的代码.      init_arch(setup.c)首先监测使用的CPU(通过MIPS CPU的CP0控制寄存器PRID)   确定使用的指令集和一些CPU参数,如TLB大小等.然后调用prom_init做一些底层   参数初始化. prom_init是和具体的硬件相关的.      使用MIPS CPU的平台多如牛毛, 所以大家在arch/mips下面可以看到很多的子目录,    每个子目录是一个或者一系列相似的平台.这里的平台差不多可以理解成一块主板    加上它的系统固件,其中很多还包括一些专用的显卡什么的硬件(比如一些工作站).    这些目录的主要任务是:      1. 提供底层板子上的一些重要信息,包括系统固件传递的参数,io的映射基地址        ,内存的大小的分布等.多数还包括提供早期的信息输入输出接口(通常是一个        简单的串口驱动)以方便调试,因为pmon往往不提供键盘和显示卡的支持.?     2. 底层中断代码,包括中断控制器编程和中断的分派,应答等      3. pci子系统底层代码. 实现pci配置空间的读写,以及pci设备的中断,IO/Mem         空间的分配      4. 其它,特定的硬件.常见的有实时时钟等           这里关键是要理解这些硬件平台和熟悉的x86不同之处.我印象较深的有几个:       * item MIPS不象X86有很标准的硬件软件接口,而是五花八门,每个厂家         有一套,因为它们很多是嵌入式系统或者专门的工作站.不象PC中,有了         BIOS后用同一套的程序,就可以使用很多不同的主板和CPU.             MIPS中的'bios'常用的有pmon和yamon,都是开放源代码的软件。         很多开发板带的固件功能和PC BIOS很不一样,它们多数支持串口显示,         或者网络下载和启动,以及类DEBUG的调试界面,但可能根本不支持显卡和         硬盘,没有一般的基本'输入输出'功能.       * PCI系统和地址空间,总线等问题.           在x86中,IO空间用专门的指令访问,而PCI设备的内存空间和物理内存         空间是相同的,也就是说,在CPU看来物理内存从地址0开始的话,在PCI设备         看来也是一样的.反之,PCI设备的基地址寄存器设定的PCI存储地址,CPU用         相同的物理地址访问就行了.             而在MIPS中就很不一样了,IO一般是memory map的,map到哪里就倚赖具体         平台了.而PCI设备的地址空间和CPU所见的物理内存地址空间往往也不一样         (bus address & physical address).所以mips kernel的iob/outb,以及         bus_to_virt/virt_to_bus,phys_to_virt/virt_to_phys,ioremap等就         要小心考虑.这些问题有时间我会对这些问题做专门的说明.           PCI配置空间的读写和地址空间映射的处理通常都是每个平台不一样的.         因为缺乏统一接口的BIOS,内核经常要自己做PCI设备的枚举,空间分配,         中断分配.         * 中断系统.          PC中中断控制器先是有8259,后来是apic,而cpu的中断处理386之后好像          也变化不大,相对统一.          mips CPU的中断处理方式倒是比较一致,但是主板上的控制器就乱七八糟了          怎么鉴别中断源,怎么编程控制器等任务就得各自实现了.          总的说来,MIPS CPU的中断处理方式体现了RISC的特点:软件做事多,硬件尽量          精简. 编程控制器,提供中断控制接口,dispatch中系?这一部分原来很混乱,          大家各写各的,现在有人试图写一些比较统一的代码(实际上就是原来x86上         用的controller/handler 抽象).         * 存储管理.          MIPS 是典型的RISC结构,它的存储管理单元做的事情比象x86这种机器少得多.         例如,它的tlb是软件管理的,cache常常是需要系统程序干预的.而且,过多的         CPU和主板变种使得这一部分非常复杂,容易出错.存储管理的代码主要在include/         asm-mips和arch/mips/mm/目录下.       * 其它.           如时间处理,r4k以上的MIPS CPU提供count/compare寄存器,每隔几拍count增加,          到和compare相等时发生时钟中断,这可以用来提供系统的时钟中断.但很多板子           自己也提供其它的可编程时钟源.具体用什么就取决于开发者了.       init_arch后是loadmmu,初始化cache/tlb.代码在arch/mips/mm里.有人可能会问,     在cache和tlb之前CPU怎么工作的?       在x86里有实模式,而MIPS没有,但它的地址空间是特殊的,分成几个不同的区域,       每个区域中的地址在CPU里的待遇是不一样的,系统刚上电时CPU从地址bfc00000       开始,那里的地址既不用tlb<span lang=ZH-CN style='font-family:SimSun; mso-ascii-font-family:"Courier New";mso-hansi-font-fa