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  • Linux内核启动流程分析(二)【转】

    转自:http://blog.chinaunix.net/uid-25909619-id-3380544.html

    S3C2410 Linux 2.6.35.7启动分析(第二阶段)

    接着上面的分析,第一阶段的代码跳转后,会进入第二阶段的代码。

    第二阶段的代码是从archarmkernelhead.S开始的。

    内核启动第二阶段主要完成的工作有,cpu ID检查,machine ID(也就是开发板ID)检查,创建初始化页表,设置C代码运行环境,跳转到内核第一个真正的C函数startkernel开始执行。

    这一阶段涉及到两个重要的结构体:

    (1) 一个是struct proc_info_list 主要描述CPU相关的信息,定义在文件archarmincludeasmprocinfo.h中,与其相关的函数及变量在文件arch/arm/mm/proc_arm920.S中被定义和赋值。

    (2) 另一个结构体是描述开发板或者说机器信息的结构体struct machine_desc,定义在archarmincludeasmmacharch.h文件中,其函数的定义和变量的赋值在板极相关文件arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c中实现,这也是内核移植非常重要的一个文件。

    该阶段一般由前面的解压缩代码调用,进入该阶段要求:

     MMU = off, D-cache = off, I-cache = dont care,r0 = 0, r1 = machine id.

    所有的机器ID列表保存在arch/arm/tools/mach-types 文件中,在编译时会将这些机器ID按照统一的格式链接到基本内核映像文件vmlinux的__arch_info_begin和__arch_info_end之间的段中。存储格式定义在include/asm-arm/mach/arch.h文件中的结构体struct machine_desc {}。这两个结构体的内容最终会被连接到基本内核映像vmlinux中的两个段内,分别是*(.proc.info.init)和*(.arch.info.init),可以参考下面的连接脚本。

    链接脚本:arch/arm/kernel/vmlinux.lds

    *****************************链接脚本**************************************

    SECTIONS

    {

    . = TEXTADDR;

    .init : { /* 初始化代码段*/

    _stext = .;

    _sinittext = .;

    *(.init.text)

    _einittext = .;

    __proc_info_begin = .;

    *(.proc.info.init)

    __proc_info_end = .;

    __arch_info_begin = .;

    *(.arch.info.init)

    __arch_info_end = .;

    __tagtable_begin = .;

    *(.taglist.init)

    __tagtable_end = .;

    . = ALIGN(16);

    __setup_start = .;

    *(.init.setup)

    __setup_end = .;

    __early_begin = .;

    *(.early_param.init)

    __early_end = .;

    __initcall_start = .;

    *(.initcall1.init)

    *(.initcall2.init)

    *(.initcall3.init)

    *(.initcall4.init)

    *(.initcall5.init)

    *(.initcall6.init)

    *(.initcall7.init)

    __initcall_end = .;

    __con_initcall_start = .;

    *(.con_initcall.init)

    __con_initcall_end = .;

    __security_initcall_start = .;

    *(.security_initcall.init)

    __security_initcall_end = .;

    . = ALIGN(32);

    __initramfs_start = .;

    usr/built-in.o(.init.ramfs)

    __initramfs_end = .;

    . = ALIGN(64);

    __per_cpu_start = .;

    *(.data.percpu)

    __per_cpu_end = .;

    #ifndef CONFIG_XIP_KERNEL

    __init_begin = _stext;

    *(.init.data)

    . = ALIGN(4096);

    __init_end = .;

    #endif

    }

    *****************************链接脚本**************************************

    下面开始代码archarmkernelhead.S的注释:

    开始分析前先看下一点基础知识:

    1. kernel运行的史前时期和内存布局

    在arm平台下,zImage.bin压缩镜像是由bootloader加载到物理内存,然后跳到zImage.bin里一段程序,它专门于将被压缩的kernel解压缩到KERNEL_RAM_PADDR开始的一段内存中,接着跳进真正的kernel去执行。该kernel的执行起点是stext函数,定义于arch/arm/kernel/head.S。此时内存的布局如下图所示

     

    在开发板3c2410中,SDRAM连接到内存控制器的Bank6中,它的开始内存地址是0x30000000,大小为64M,即0x20000000。 ARM Linux kernel将SDRAM的开始地址定义为PHYS_OFFSET。经bootloader加载kernel并由自解压部分代码运行后,最终kernel被放置到KERNEL_RAM_PADDR(=PHYS_OFFSET + TEXT_OFFSET,即0x30008000)地址上的一段内存,经此放置后,kernel代码以后均不会被移动。

    在进入kernel代码前,即bootloader和自解压缩阶段,ARM未开启MMU功能。因此kernel启动代码一个重要功能是设置好相应的页表,并开启MMU功能。为了支持MMU功能,kernel镜像中的所有符号,包括代码段和数据段的符号,在链接时都生成了它在开启MMU时,所在物理内存地址映射到的虚拟内存地址。

    以arm kernel第一个符号(函数)stext为例,在编译链接,它生成的虚拟地址是0xc0008000,而放置它的物理地址为0x30008000(还记得这是PHYS_OFFSET+TEXT_OFFSET吗?)。实际上这个变换可以利用简单的公式进行表示:va = pa – PHYS_OFFSET + PAGE_OFFSET。Arm linux最终的kernel空间的页表,就是按照这个关系来建立。

    之所以较早提及arm linux 的内存映射,原因是在进入kernel代码,里面所有符号地址值为清一色的0xCXXXXXXX地址,而此时ARM未开启MMU功能,故在执行stext函数第一条执行时,它的PC值就是stext所在的内存地址(即物理地址,0x30008000)。因此,下面有些代码,需要使用地址无关技术。

     

    __HEAD  /*该宏定义了下面的代码位于".head.text"段内*/

    .type stext, %function                           /*声明stext为函数*/

    ENTRY(stext)                                      /*第二阶段的入口地址*/

    setmode PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE, r9  @ ensure svc mode and irqs disabled 进入超级权限模式,关中断

    /*从协处理器CP15,C0读取CPU ID,然后在__proc_info_begin开始的段中进行查找,如果找到,则返回对应处理器相关结构体在物理地址空间的首地址到r5,最后保存在r10中*/

    mrc p15, 0, r9, c0, c0                  @ get processor id 取出cpu id

    bl __lookup_processor_type           @ r5=procinfo r9=cpuid

    /**********************************************************************/ 

    __lookup_processor_type函数的具体解析开始(archarmkernel head-common.S)

    /**********************************************************************/ 

    在讲解该程序段之前先来看一些相关知识,内核所支持的每一种CPU 类型都由结构体proc_info_list来描述。 

    该结构体在文件arch/arm/include/asm/procinfo.h 中定义: 

    struct proc_info_list { 

    unsigned int cpu_val; 

    unsigned int cpu_mask; 

    unsigned long __cpu_mm_mmu_flags; /* used by head.S */ 

    unsigned long __cpu_io_mmu_flags; /* used by head.S */ 

    unsigned long __cpu_flush;        /* used by head.S */ 

    const char *arch_name; 

    const char *elf_name; 

    unsigned int elf_hwcap; 

    const char *cpu_name; 

    struct processor *proc; 

    struct cpu_tlb_fns *tlb; 

    struct cpu_user_fns *user; 

    struct cpu_cache_fns *cache; 

    }; 

    对于 arm920 来说,其对应结构体在文件 linux/arch/arm/mm/proc-arm920.S 中初始化。 

    .section ".proc.info.init", #alloc, #execinstr /*定义了一个段,下面的结构体存放在该段中*/

    .type __arm920_proc_info,#object              /*声明一个结构体对象*/

    __arm920_proc_info:                            /*为该结构体赋值*/

    .long 0x41009200

    .long 0xff00fff0

    .long  PMD_TYPE_SECT | 

    PMD_SECT_BUFFERABLE | 

    PMD_SECT_CACHEABLE | 

    PMD_BIT4 | 

    PMD_SECT_AP_WRITE | 

    PMD_SECT_AP_READ

    .long  PMD_TYPE_SECT | 

    PMD_BIT4 | 

    PMD_SECT_AP_WRITE | 

    PMD_SECT_AP_READ

    b __arm920_setup

    …………………………………

    .section ".proc.info.init"表明了该结构在编译后存放的位置。在链接文件 arch/arm/kernel/vmlinux.lds 中: 

    SECTIONS 

    #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL 

    . = XIP_VIRT_ADDR(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR); 

    #else 

    . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET; 

    #endif 

    .text.head : { 

    _stext = .; 

    _sinittext = .; 

    *(.text.head) 

    }

    .init : { /* Init code and data */ 

    INIT_TEXT 

    _einittext = .; 

    __proc_info_begin = .; 

    *(.proc.info.init) 

    __proc_info_end = .; 

    __arch_info_begin = .; 

    *(.arch.info.init) 

    __arch_info_end = .; 

    __tagtable_begin = .; 

    *(.taglist.init) 

    __tagtable_end = .; 

    ……………………………… 

    } 

    所有CPU类型对应的被初始化的 proc_info_list结构体都放在 __proc_info_begin和__proc_info_end之间。 

    / *

    * r9 = cpuid

    *  Returns:

    * r5 = proc_info pointer in physical address space

    * r9 = cpuid (preserved)

    */

    __lookup_processor_type:

    adr r3, 3f                     @r3存储的是标号 3 的物理地址(由于没有启用 mmu ,所以当前肯定是物理地址) 

    ldmia r3, {r5 - r7}              @ R5=__proc_info_begin,r6=__proc_info_end,r7=标号4处的虚拟地址,即4: .long . 处的地址

    add r3, r3, #8                 @ 得到4处的物理地址,刚好是跳过两条指令

    sub r3, r3, r7       @ get offset between virt&phys得到虚拟地址和物理地址之间的offset

           /*利用offset ,将 r5 和 r6 中保存的虚拟地址转变为物理地址*/

    add r5, r5, r3 @ convert virt addresses to

    add r6, r6, r3 @ physical address space

    1: ldmia r5, {r3, r4} @ value, mask  r3= cpu_val , r4= cpu_mask

    and r4, r4, r9 @ mask wanted bits;r9 中存放的是先前读出的 processor ID ,此处屏蔽不需要的位

    teq r3, r4                      @ 查看代码和CPU 硬件是否匹配( 比如想在arm920t上运行为cortex-a8编译的内核?不让)

    beq 2f                          @ 如果相等则跳转到标号2处,执行返回指令

    add r5, r5, #PROC_INFO_SZ @ sizeof(proc_info_list结构的长度,在这等于48)如果没找到, 跳到下一个proc_info_list 处

    cmp r5, r6                             @ 判断是不是到了该段的结尾

    blo 1b                                 @ 如果没有,继续跳到标号1处,查找下一个

    mov r5, #0        @ unknown processor ,如果到了结尾,没找到匹配的,就把0赋值给r5,然后返回

    2: mov pc, lr                             @ 找到后返回,r5指向找到的结构体

    ENDPROC(__lookup_processor_type)

    .align 2

    3: .long __proc_info_begin

    .long __proc_info_end

    4: .long .                                  @“.”表示当前这行代码编译连接后的虚拟地址

    .long __arch_info_begin

    .long __arch_info_end

    /**********************************************************************/ 

    __lookup_processor_type函数的具体解析结束(archarmkernel head-common.S)

    /**********************************************************************/ 

     

    movs r10, r5                     @ invalid processor (r5=0)?

    beq __error_p @ yes, error 'p'

    /*机器 ID是由u-boot引导内核是通过thekernel第二个参数传递进来的,现在保存在r1中,在__arch_info_begin开始的段中进行查找,如果找到,则返回machine对应相关结构体在物理地址空间的首地址到r5,最后保存在r8中。

    bl __lookup_machine_type @ r5=machinfo

    /**********************************************************************/ 

    __lookup_machine_type函数的具体解析开始(archarmkernel head-common.S)

    /**********************************************************************/ 

    每一个CPU 平台都可能有其不一样的结构体,描述这个平台的结构体是 machine_desc 。 

    这个结构体在文件arch/arm/include/asm/mach/arch.h 中定义: 

    struct machine_desc { 

    unsigned int nr;          /* architecture number */ 

    unsigned int phys_io; /* start of physical io */ 

    ……………………………… 

    }; 

    对于平台smdk2410 来说其对应 machine_desc 结构在文件linux/arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c中初始化: 

    MACHINE_START(SMDK2410, "SMDK2410")  

    .phys_io = S3C2410_PA_UART, 

    .io_pg_offst = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc, 

    .boot_params = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100, 

    .map_io = smdk2410_map_io, 

    .init_irq = s3c24xx_init_irq, 

    .init_machine = smdk2410_init, 

    .timer = &s3c24xx_timer, 

    MACHINE_END 

    对于宏MACHINE_START 在文件 arch/arm/include/asm/mach/arch.h 中定义: 

    #define MACHINE_START(_type,_name) / 

    static const struct machine_desc __mach_desc_##_type / 

     __used / 

     __attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = { / 

    .nr = MACH_TYPE_##_type, / 

    .name = _name, 

    #define MACHINE_END / 

    }; 

    __attribute__((__section__(".arch.info.init")))表明该结构体在并以后存放的位置。 

    在链接文件 链接脚本文件 arch/arm/kernel/vmlinux.lds 中 

    SECTIONS 

    #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL 

    . = XIP_VIRT_ADDR(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR); 

    #else 

    . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET; 

    #endif 

    .text.head : { 

    _stext = .; 

    _sinittext = .; 

    *(.text.head) 

    }

    .init : { /* Init code and data */ 

    INIT_TEXT 

    _einittext = .; 

    __proc_info_begin = .; 

    *(.proc.info.init) 

    __proc_info_end = .; 

    __arch_info_begin = .; 

    *(.arch.info.init) 

    __arch_info_end = .; 

    ……………………………… 

    } 

    在__arch_info_begin和 __arch_info_end之间存放了linux内核所支持的所有平台对应的 machine_desc 结构体。 

    /*

    *  r1 = machine architecture number

     * Returns:

    *  r5 = mach_info pointer in physical address space

     */

    __lookup_machine_type:

    adr r3, 4b                      @ 把标号4处的地址放到r3寄存器里面

    ldmia r3, {r4, r5, r6}            @ R 4 = 标号4处的虚拟地址 ,r 5 = __arch_info_begin ,r 6= __arch_info_end

    sub r3, r3, r4 @ get offset between virt&phys 计算出虚拟地址与物理地址的偏移

    /*利用offset ,将 r5 和 r6 中保存的虚拟地址转变为物理地址*/

    add r5, r5, r3 @ convert virt addresses to

    add r6, r6, r3 @ physical address space

    /*读取machine_desc结构的 nr 参数,对于smdk2410 来说该值是 MACH_TYPE_SMDK2410,这个值在文件linux/arch/arm/tools/mach-types 中:

    smdk2410    ARCH_SMDK2410 SMDK2410  193 */

    1: ldr r3, [r5, #MACHINFO_TYPE] @ get machine type

    teq r3, r1 @ matches loader number?把取到的machine id和从uboot中传过来的machine id(存放r1中)相比较

    beq 2f @ found 如果相等,则跳到标号2处,返回

    add r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC@ next machine_desc 没有找到,则继续找下一个,加上该结构体的长度

    cmp r5, r6                      @ 判断是否已经到该段的末尾

    blo 1b                          @ 如果没有,则跳转到标号1处,继续查找

    mov r5, #0 @ unknown machine 如果已经到末尾,并且没找到,则返回值r5寄存器赋值为0

    2: mov pc, lr                      @ 返回原函数,且r5作为返回值

    ENDPROC(__lookup_machine_type)

    .align 2

    3: .long __proc_info_begin

    .long __proc_info_end

    4: .long .                                  @“.”表示当前这行代码编译连接后的虚拟地址

    .long __arch_info_begin

    .long __arch_info_end

    /**********************************************************************/ 

    __lookup_machine_type函数的具体解析结束(archarmkernel head-common.S)

    /**********************************************************************/ 

     

    movs r8, r5 @ invalid machine (r5=0)?

    beq __error_a @ yes, error 'a'

    /*检查 bootloader传入的参数列表 atags 的 合法性*/

    bl __vet_atags

    /**********************************************************************/ 

    __vet_atags函数的具体解析开始(archarmkernel head-common.S)

    /**********************************************************************/ 

    关于参数链表: 

    内核参数链表的格式和说明可以从内核源代码目录树中的archarmincludeasmsetup.h中找到,参数链表必须以ATAG_CORE开始,以ATAG_NONE结束。这里的 ATAG_CORE,ATAG_NONE是各个参数的标记,本身是一个32 位值,例如: ATAG_CORE=0x54410001 。 其它的参数标记还包括: ATAG_MEM32  ,  ATAG_INITRD  ,  ATAG_RAMDISK  , ATAG_COMDLINE 等。每个参数标记就代表一个参数结构体,由各个参数结构体构成了参数链表。参数结构体的定义如下:   

    struct tag { 
          struct  tag_header  hdr; 
          union { 
                 struct tag_core  core; 
                 struct tag_mem32  mem; 
              struct tag_videotext videotext; 
              struct tag_ramdisk   ramdisk; 
              struct tag_initrd    initrd; 
              struct tag_serialnr  serialnr; 
              struct tag_revision  revision; 
              struct tag_videolfb  videolfb; 
              struct tag_cmdline   cmdline; 
              struct tag_acorn     acorn; 
              struct tag_memclk    memclk; 
            } u; 
    }; 

    参数结构体包括两个部分,一个是 tag_header 结构体 , 一个是 u 联合体。 

    tag_header结构体的定义如下:  

    struct tag_header {  

                     u32 size;    

                     u32 tag;  

    };  

    其中 size :表示整个  tag  结构体的大小 ( 用字的个数来表示,而不是字节的个数 ) ,等于tag_header的大小加上  u 联合体的大小,例如,参数结构体  ATAG_CORE  的size=(sizeof(tag->tag_header)+sizeof(tag->u.core))>>2,一般通过函数  tag_size(struct * tag_xxx) 来获得每个参数结构体的 size 。其中  tag :表示整个  tag  结构体的标记,如: ATAG_CORE 等。

    /* r8  = machinfo

    * Returns:

     *  r2 either valid atags pointer, or zero

    */

    __vet_atags:

    tst r2, #0x3 @ aligned? r2指向该参数链表的起始位置,此处判断它是否字对齐

    bne 1f                          @ 如果没有对齐,跳到标号1处直接返回,并且把r2的值赋值为0,作为返回值

    ldr r5, [r2, #0] @ is first tag ATAG_CORE? 获取第一个 tag 结构的 size

    cmp r5, #ATAG_CORE_SIZE         @ 判断该 tag 的长度是否合法

    cmpne r5, #ATAG_CORE_SIZE_EMPTY   

    bne 1f                          @ 如果不合法,异常返回

    ldr r5, [r2, #4]                @ 获取第一个 tag 结构体的标记

    ldr r6, =ATAG_CORE              @ 取出标记ATAG_CORE的内容

    cmp r5, r6                      @ 判断该标记是否等于ATAG_CORE

    bne 1f                          @ 如果不等,异常返回

    mov pc, lr @ atag pointer is ok,如果都相等,则正常返回

    1: mov r2, #0                      @ 异常返回值

    mov pc, lr @ 异常返回

    ENDPROC(__vet_atags)

    /**********************************************************************/ 

    __vet_atags函数的具体解析结束(archarmkernel head-common.S)

    /**********************************************************************/ 

     

    /*创建内核初始化页表*/

    bl __create_page_tables

    /**********************************************************************/ 

    __create_page_tables函数的具体解析开始(archarmkernel head.S)

    /**********************************************************************/ 

     

    /*

    * r8  = machinfo

     * r9  = cpuid

     * r10 = procinfo

    * Returns:

    *  r4 = physical page table address

     */

    /*在该文件的开头有如下宏定义*/

    #define KERNEL_RAM_PADDR (PHYS_OFFSET + TEXT_OFFSET)

    .macro pgtbl, rd

    ldr d, =(KERNEL_RAM_PADDR - 0x4000)

    .endm

    其中:PHYS_OFFSET在arch/arm/mach-s3c2410/include/mach/memory.h定义,为UL(0x30000000),而TEXT_OFFSET在arch/arm/Makefile中定义,为内核镜像在内存中到内存开始位置的偏移(字节),为$(textofs-y) textofs-y也在文件arch/arm/Makefile中定义,为textofs-y   := 0x00008000,r4 = 30004000为临时页表的起始地址,首先即是初始化16K的页表,高12位虚拟地址为页表索引,每个页表索引占4个字节,所以为4K*4 = 16K,大页表,每一个页表项,映射1MB虚拟地址.

    __create_page_tables:

    /*为内核代码存储区域创建页表,首先将内核起始地址-0x4000到内核起始地址之间的16K存储器清0 ,将创建的页表存于此处*/ 

    pgtbl r4 @ r4中存放的为页表的基地址,最终该地址会写入cp15的寄存器c2,这个值必须是 16K 对齐的

    mov r0, r4                      @ 把页表的基地址存放到r0中

    mov r3, #0                      @ 把r3清0

    add r6, r0, #0x4000             @ r6指向16K的末尾

    1: str r3, [r0], #4                @ 把16K的页表空间清0

    str r3, [r0], #4

    str r3, [r0], #4

    str r3, [r0], #4

    teq r0, r6

    bne 1b

    /*从proc_info_list结构中获取字段 __cpu_mm_mmu_flags ,该字段包含了存储空间访问权限等, 此处指令执行之后r7=0x00000c1e*/

    ldr r7, [r10, #PROCINFO_MM_MMUFLAGS] @ mm_mmuflags

    /*为内核的第一MB创建一致的映射,以为打开MMU做准备,这个映射将会被paging_init()移除,这里使用程序计数器来获得相应的段的基地址*/

    mov r6, pc

    mov r6, r6, lsr #20 @ start of kernel section

    orr r3, r7, r6, lsl #20 @ flags + kernel base

    str r3, [r4, r6, lsl #2] @ identity mapping

     

    /* MMU是通过 C2 中基地址(高 18 位)与虚拟地址的高 12 位组合成物理地址,在转换表中查找地址条目。 R4 中存放的就是这个基地址 0x30004000*/ 

    add r0, r4,  #(KERNEL_START & 0xff000000) >> 18   @ r0 = 0x30007000 r0存放的是转换表的起始位置

    str r3, [r0, #(KERNEL_START & 0x00f00000) >> 18]! @ r3存放的是内核镜像代码段的起始地址

    ldr r6, =(KERNEL_END - 1)                         @ 获取内核的尾部虚拟地址存于r6中

    add r0, r0, #4                                    @ 第一个地址条目存放在 0x30007004 处,以后依次递增

    add r6, r4, r6, lsr #18                           @ 计算最后一个地址条目存放的位置

    1: cmp r0, r6                                        @ 填充这之间的地址条目

    /*每一个地址条目代表了 1MB 空间的地址映射。物理地址将从0x30100000开始映射。0X30000000 开始的 1MB 空间将在下面映射*/

    add r3, r3, #1 << 20                              

    strls r3, [r0], #4

    bls 1b

    …………………………………

    …………………………………………

    /*为了使用启动参数,将物理内存的第一MB映射到内核虚拟地址空间的第一个MB,r4存放的是页表的地址。映射0X30000000开始的 1MB 空间PAGE_OFFSET = 0XC0000000,PHYS_OFFSET = 0X30000000, r0 =  0x30007000, 上面是从 0x30007004开始存放地址条目的*/

    add r0, r4, #PAGE_OFFSET >> 18

    orr r6, r7, #(PHYS_OFFSET & 0xff000000)  @ r6= 0x30000c1e

    .if (PHYS_OFFSET & 0x00f00000)

    orr r6, r6, #(PHYS_OFFSET & 0x00f00000)

    .endif

    str r6, [r0]                            @ 将0x30000c1e 存于0x30007000处。

    ………………………

    ………………………………

    mov pc, lr                              @子程序返回

    ENDPROC(__create_page_tables)

    /**********************************************************************/ 

    __create_page_tables函数的具体解析结束(archarmkernel head.S)

    /**********************************************************************/ 

     

    /*把__switch_data标号处的地址放入r13寄存器,当执行完__enable_mmu函数时会把r13寄存器的值赋值给pc,跳转到__switch_data 处执行*/

    ldr r13, __switch_data @ address to jump to after mmu has been enabled

    /*把__enable_mmu函数的地址值,赋值给lr寄存器,当执行完__arm920_setup时,返回后执行__enable_mmu */

    adr lr, BSYM(__enable_mmu) @ return (PIC) address

    /**********************************************************************/ 

    __enable_mmu函数的具体解析开始(archarmkernel head.S)

    /**********************************************************************/ 

     

    __enable_mmu: 

    #ifdef CONFIG_ALIGNMENT_TRAP 

    orr r0, r0, #CR_A   //使能地址对齐错误检测 

    #else 

    bic r0, r0, #CR_A 

    #endif 

    #ifdef CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE 

    bic r0, r0, #CR_C   //禁止数据 cache 

    #endif 

    #ifdef CONFIG_CPU_BPREDICT_DISABLE 

    bic r0, r0, #CR_Z 

    #endif 

    #ifdef CONFIG_CPU_ICACHE_DISABLE 

    bic r0, r0, #CR_I  //禁止指令 cache 

    #endif             //配置相应的访问权限并存入 r5 中 

    mov r5, #(domain_val(DOMAIN_USER, DOMAIN_MANAGER) | / 

          domain_val(DOMAIN_KERNEL, DOMAIN_MANAGER) | / 

          domain_val(DOMAIN_TABLE, DOMAIN_MANAGER) | / 

          domain_val(DOMAIN_IO, DOMAIN_CLIENT)) 

    mcr p15, 0, r5, c3, c0, 0 //将访问权限写入协处理器 

    mcr p15, 0, r4, c2, c0, 0 //将页表基地址写入基址寄存器 C2 , 0X30004000 

    b __turn_mmu_on          //跳转到程序段去打开 MMU 

    ENDPROC(__enable_mmu) 

    文件linux/arch/arm/kernel/head.S 中 

    __turn_mmu_on: 

    mov r0, r0 

    mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 //打开 MMU 同时打开 cache 等。 

    mrc p15, 0, r3, c0, c0, 0 @ read id reg 读取 id 寄存器 

    mov r3, r3 

    mov r3, r3    //两个空操作,等待前面所取的指令得以执行。 

    mov pc, r13  //程序跳转 

    ENDPROC(__turn_mmu_on) 

    /**********************************************************************/ 

    __enable_mmu函数的具体解析结束(archarmkernel head.S)

    /**********************************************************************/ 

     

    /*执行__arm920_setup函数(archarmmm proc-arm920.S),该函数完成对数据cache,指令cache,write buffer等初始化操作*/

      ARM( add pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC )

    /**********************************************************************/ 

    __arm920_setup函数的具体解析开始(archarmmm proc-arm920.S)

    /**********************************************************************/ 

     

    在上面程序段.section ".text.head", "ax" 的最后有这样几行: 

    add pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC 

    R10中存放的是在函数 __lookup_processor_type 中成功匹配的结构体 proc_info_list。对于arm920 来说在文件 linux/arch/arm/mm/proc-arm920.S 中有: 

    .section ".proc.info.init", #alloc, #execinstr 

    .type  __arm920_proc_info,#object 

    __arm920_proc_info: 

    .long 0x41009200 

    .long 0xff00fff0 

    .long   PMD_TYPE_SECT | / 

    PMD_SECT_BUFFERABLE | / 

    PMD_SECT_CACHEABLE | / 

    PMD_BIT4 | / 

    PMD_SECT_AP_WRITE | / 

    PMD_SECT_AP_READ 

    .long   PMD_TYPE_SECT | / 

    PMD_BIT4 | / 

    PMD_SECT_AP_WRITE | / 

    PMD_SECT_AP_READ 

    b __arm920_setup 

    ……………………………… 

    add pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC的意思跳到函数 __arm920_setup去执行。 

    .type __arm920_setup, #function  //表明这是一个函数 

    __arm920_setup: 

    mov r0, #0                      //设置 r0 为 0 。 

    mcr p15, 0, r0, c7, c7          //使数据 cahche,  指令 cache 无效。 

    mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4      //使 write buffer 无效。 

    #ifdef CONFIG_MMU 

    mcr p15, 0, r0, c8, c7          //使数据 TLB, 指令 TLB 无效。 

    #endif 

    adr r5, arm920_crval            //获取 arm920_crval 的地址,并存入 r5 。 

    ldmia r5, {r5, r6}              //获取 arm920_crval 地址处的连续 8 字节分别存入 r5,r6 。 

    mrc p15, 0, r0, c1, c0          //获取 CP15 下控制寄存器的值,并存入 r0 。 

    bic r0, r0, r5                  //通过查看 arm920_crval 的值可知该行是清除 r0 中相关位,为以后对这些位的赋值做准备 

    orr r0, r0, r6                  //设置 r0 中的相关位,即为 mmu 做相应设置。 

    mov pc, lr                      //上面有操作 adr lr, __enable_mmu ,此处将跳到程序段 __enable_mmu 处。 

    .size __arm920_setup, . - __arm920_setup 

    .type arm920_crval, #object 

    arm920_crval: 

    crval clear=0x00003f3f, mmuset=0x00003135, ucset=0x00001130 

    /**********************************************************************/ 

    __arm920_setup函数的具体解析结束(archarmmm proc-arm920.S)

    /**********************************************************************/ 

     

    ENDPROC(stext)

    接着往下分析linux/arch/arm/kernel/head-common.S中:

    .type __switch_data, %object      @定义__switch_data为一个对象

    __switch_data:

    .long __mmap_switched

    .long __data_loc @ r4

    .long _data @ r5

    .long __bss_start @ r6

    .long _end @ r7

    .long processor_id @ r4

    .long __machine_arch_type @ r5

    .long __atags_pointer @ r6

    .long cr_alignment @ r7

    .long init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp

    /*

     * The following fragment of code is executed with the MMU on in MMU mode,

     * and uses absolute addresses; this is not position independent.

    *  r0  = cp#15 control register

     *  r1  = machine ID

     *  r2  = atags pointer

     *  r9  = processor ID

     */

     /*其中上面的几个段的定义是在文件arch/arm/kernel/vmlinux.lds 中指定*/

    ********************************** vmlinux.lds开始*******************************************

     SECTIONS 

     { 

     …………………… 

     #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL 

     __data_loc = ALIGN(4); /* location in binary */ 

     . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET; 

     #else 

     . = ALIGN(THREAD_SIZE); 

      __data_loc = .; 

     #endif 

     .data : AT(__data_loc) {  //此处数据存储在上面__data_loc处。 

      _data = .; /* address in memory */  

      *(.data.init_task) 

    ………………………… 

    .bss : { 

    __bss_start = .; /* BSS */ 

    *(.bss) 

    *(COMMON) 

    _end = .; 

    ……………………………… 

    } 

    init_thread_union 是 init进程的基地址.在 arch/arm/kernel/init_task.c 中: 

    union thread_union init_thread_union __attribute__((__section__(".init.task"))) = { INIT_THREAD_INFO(init_task) };         

    对照 vmlnux.lds.S 中,我们可以知道init task是存放在 .data 段的开始8k, 并且是THREAD_SIZE(8k)对齐的 */ 

    ********************************** vmlinux.lds结束*******************************************

    __mmap_switched:

    adr r3, __switch_data + 4

    ldmia r3!, {r4, r5, r6, r7}

    ……………………

    ………………………………

    mov fp, #0 @ 清除bss段

    1: cmp r6, r7

    strcc fp, [r6],#4

    bcc 1b

     ARM( ldmia r3, {r4, r5, r6, r7, sp})  /*把__machine_arch_type变量值放入r5中,把__atags_pointer变量的值放入r6中*/

    str r9, [r4] @ Save processor ID 保存处理器id到processor_id所在的地址中

    str r1, [r5] @ Save machine type 保存machine  id到__machine_arch_type中

    str r2, [r6] @ Save atags pointer 保存参数列表首地址到__atags_pointer中

    bic r4, r0, #CR_A @ Clear 'A' bit

    stmia r7, {r0, r4} @ Save control register values

    b start_kernel                @程序跳转到函数 start_kernel 进入 C 语言部分。

    ENDPROC(__mmap_switched)

    到处我们的启动的第二阶段分析完毕。

    后面会接着分析第三阶段。第三阶段完全是C语言代码,从start_kernel函数开始。

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    1120:同行列对角线的格
    1120:同行列对角线的格
    1120:同行列对角线的格
    1119:矩阵交换行
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