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[经验分享] linux内核启动流程(上)

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发表于 2013-3-21 09:33:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
由内核Makefile分析可知,
文件linux/arch/arm/boot/compressed/head.S是linux内核启动过程执行的第一个文件。
.align
start:
.type  start,#function    //type指定start这个符号是函数类型
.rept  8
mov  r0, r0    //空操作,重复八次
.endr

b  1f    //跳转
.word  0x016f2818 @ Magic numbers to help the loader
//魔数0x016f2818是在bootloader中用于判断zImage的存在,这是内核和bootloader约定好的。
.word  start @ absolute load/run zImage address
.word  _edata @ zImage end address
1: mov  r7, r1 @ save architecture ID   //bootloader 传递过来的r1 r2
mov  r8, r2 @ save atags pointer
//r1和r2中分别存放着由bootloader传递过来的architecture ID和指向标记列表的指针

#ifndef __ARM_ARCH_2__
/*
* Booting from Angel - need to enter SVC mode and disable
* FIQs/IRQs (numeric definitions from angel arm.h source).
* We only do this if we were in user mode on entry.
*/
mrs  r2, cpsr @ get current mode
tst  r2, #3 @ not user?
bne  not_angel
mov  r0, #0x17 @ angel_SWIreason_EnterSVC
swi  0x123456 @ angel_SWI_ARM
not_angel:
mrs  r2, cpsr @ turn off interrupts to
orr  r2, r2, #0xc0 @ prevent angel from running
msr  cpsr_c, r2        //关闭IRQ FIQ
#else
teqp  pc, #0x0c000003 @ turn off interrupts
#endif


                .text
adr  r0, LC0    //下面有解释
ldmia  r0, {r1, r2, r3, r4, r5, r6, ip, sp}
subs  r0, r0, r1 @ calculate the delta offset 获取偏移量

@ if delta is zero, we are
beq  not_relocated @ running at the address we
@ were linked at.
//如果内核没有进行搬移,就跳转。一般是需要的
/*
* We're running at a different address.  We need to fix
* up various pointers:
*   r5 - zImage base address
*   r6 - GOT start
*   ip - GOT end
*/
add  r5, r5, r0    //修改内核映像基地址
add  r6, r6, r0    //修改got表的起始和结束地址
add  ip, ip, r0

/*
其中LC0表是链接文件(arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds)的各段入口。源码如下:
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS
{
  . = 0;
  _text = .;

  .text : {
    _start = .;
    *(.start)
    *(.text)
    *(.text.*)
    *(.fixup)
    *(.gnu.warning)
    *(.rodata)
    *(.rodata.*)
    *(.glue_7)
    *(.glue_7t)
    *(.piggydata)
    . = ALIGN(4);
  }

  _etext = .;

  _got_start = .;
  .got : { *(.got) }
  _got_end = .;
  .got.plt : { *(.got.plt) }
  .data : { *(.data) }
  _edata = .;

  . = ALIGN(4);
  __bss_start = .;
  .bss : { *(.bss) }
  _end = .;

  .stack (NOLOAD) : { *(.stack) }

  .stab 0 : { *(.stab) }
  .stabstr 0 : { *(.stabstr) }
  .stab.excl 0 : { *(.stab.excl) }
  .stab.exclstr 0 : { *(.stab.exclstr) }
  .stab.index 0 : { *(.stab.index) }
  .stab.indexstr 0 : { *(.stab.indexstr) }
  .comment 0 : { *(.comment) }
}

依次是.text .got .data .bss .stack .stab,另外连接地址都是位置无关的,即都是以0地址为偏移的。
而此时内核已被bootloader搬移,链接地址应该加上这个偏移。
*/

#ifndef CONFIG_ZBOOT_ROM
/*
* If we're running fully PIC === CONFIG_ZBOOT_ROM = n,
* we need to fix up pointers into the BSS region.
*   r2 - BSS start   
*   r3 - BSS end
*   sp - stack pointer
*/
add  r2, r2, r0    //修改bss段和堆栈的地址
add  r3, r3, r0
add  sp, sp, r0

/*
* Relocate all entries in the GOT table.
*/
1: ldr  r1, [r6, #0] @ relocate entries in the GOT 重定位got表
add  r1, r1, r0 @ table.  This fixes up the
str  r1, [r6], #4 @ C references.
cmp  r6, ip
blo  1b         //bhs 大于等于跳转,bls小于等于跳转,blo不相等跳转
#else

/*
* Relocate entries in the GOT table.  We only relocate
* the entries that are outside the (relocated) BSS region.
*/
1: ldr  r1, [r6, #0] @ relocate entries in the GOT
cmp  r1, r2 @ entry < bss_start ||
cmphs  r3, r1 @ _end < entry
addlo  r1, r1, r0 @ table.  This fixes up the
str  r1, [r6], #4 @ C references.
cmp  r6, ip
blo  1b      
#endif


not_relocated: movr0, #0
1: str  r0, [r2], #4 @ clear bss 清bss段,所有arm程序都需要做这些
str  r0, [r2], #4
str  r0, [r2], #4
str  r0, [r2], #4
cmp  r2, r3
blo  1b

/*
* The C runtime environment should now be setup
* sufficiently.  Turn the cache on, set up some
* pointers, and start decompressing.
*/
bl  cache_on    //打开cache

mov  r1, sp @ malloc space above stack
add  r2, sp, #0x10000 @ 64k max 解压函数需要的内存缓存

/*
* Check to see if we will overwrite ourselves.
*   r4 = final kernel address
*   r5 = start of this image
*   r2 = end of malloc space (and therefore this image)
* We basically want:
*   r4 >= r2 -> OK
*   r4 + image length <= r5 -> OK
*/
cmp  r4, r2    //r4现在在.text,而r2在.stack地址的后面,那个刚分配给解压函数的64K,显然r2>r4,所以不跳转。
bhs  wont_overwrite    //branch if higher or same
sub  r3, sp, r5 @ > compressed kernel size  得到映像大小
add  r0, r4, r3, lsl #2 @ allow for 4x expansion 将这个大小乘以4
cmp  r0, r5
bls  wont_overwrite

mov  r5, r2 @ decompress after malloc space
mov  r0, r5    //r5为映像解压后的起始地址,紧接着r2
mov  r3, r7    //r7中存放的是architecture ID
bl  decompress_kernel

add  r0, r0, #127 + 128 @ alignment + stack
bic  r0, r0, #127 @ align the kernel length 清除127位,与上面的128字节对齐

/*
其中 decompress_kernel解压函数在arch/arm/boot/compressed/misc.c中。
ulg
decompress_kernel(ulg output_start, ulg free_mem_ptr_p, ulg free_mem_ptr_end_p,
  int arch_id)
{
output_data= (uch *)output_start;/* Points to kernel start */解压后内核输出的起始地址
free_mem_ptr= free_mem_ptr_p;     解压函数缓存的起始地址
free_mem_ptr_end= free_mem_ptr_end_p;    解压函数缓存的结束地址
__machine_arch_type= arch_id;    体系结构ID

arch_decomp_setup();

makecrc();
putstr("Uncompressing Linux...");
gunzip();
putstr(" done, booting the kernel.\n");       //这个打印信息是不是很熟悉啊
return output_ptr;
}


*/
此时,
r0:解压后内核的长度,后存放映像解压后的起始地址    movr0, r5,重新指定为解压后内核的长度
r1:解压函数缓存的起始地址
r2:解压函数缓存的结束地址
r3:原来存映像大小,后来存放体系结构ID     movr3, r7
r4:内核执行地址
r5:映像解压后的起始地址    movr5, r2
r6:处理器ID
r7:体系结构ID
r8:标记列表地址
r9-r14:corrupted
所以decompress_kernel函数带入的参数就是r0-r3

                add r1, r5, r0@ end of decompressed kernel  r1:解压后内核代码的结束地址
adr  r2, reloc_start        //设定重定义的开始地址和结束地址
ldr  r3, LC1
add  r3, r2, r3
1: ldmia  r2!, {r9 - r14} @ copy relocation code 拷贝内核重定位的代码,不至于被覆盖
stmia  r1!, {r9 - r14}
ldmia  r2!, {r9 - r14}
stmia  r1!, {r9 - r14}
cmp  r2, r3
blo  1b
add  sp, r1, #128 @ relocate the stack 改变堆栈指针

bl  cache_clean_flush    刷新cache
add  pc, r5, r0 @ call relocation code 唤醒内核重定义的代码


/*
* We're not in danger of overwriting ourselves.  Do this the simple way.
*
* r4     = kernel execution address
* r7     = architecture ID
*/
wont_overwrite: movr0, r4        //假如内核映像没有被bootloader移动过,就会跳到此处
mov  r3, r7
bl  decompress_kernel
b  call_kernel



.align  5
reloc_start: addr9, r5, r0    //r0+r5 = 解压后内核代码的结束地址加上128字节栈空间
sub  r9, r9, #128 @ do not copy the stack
debug_reloc_start
mov  r1, r4
1:
.rept  4
ldmia  r5!, {r0, r2, r3, r10 - r14} @ relocate kernel
stmia  r1!, {r0, r2, r3, r10 - r14}
.endr

cmp  r5, r9
blo  1b
add  sp, r1, #128 @ relocate the stack
debug_reloc_end

call_kernel: blcache_clean_flush
bl  cache_off        //关闭cache
mov  r0, #0 @ must be zero    清零r0
mov  r1, r7 @ restore architecture number
mov  r2, r8 @ restore atags pointer
mov  pc, r4 @ call kernel

//内核映像zImage是由压缩后的内核piggy.o,加上一段初始化及解压功能的代码组成的。

linux/arch/arm/kernel/head.S是linux内核映像解压后执行的第一个文件。
//PAGE_OFFSET = 0xc0000000; TEXT_OFFSET = 0x00008000;
//PHYS_OFFSET = 0xa0000000;

#define KERNEL_RAM_VADDR (PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET)
#define KERNEL_RAM_PADDR (PHYS_OFFSET + TEXT_OFFSET)

/*
链接脚本文件arch/arm/kernel/vmlinux.lds指定了编译时程序段存放的位置。
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(stext)                //这里对应head.S中的ENTRY(stext)
jiffies = jiffies_64;
SECTIONS
{
. = (0xc0000000) + 0x00008000;
.text.head : {
  _stext = .;
  _sinittext = .;
  *(.text.head)
}
.init : { /* Init code and data */
   *(.init.text) *(.cpuinit.text) *(.meminit.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 = .;

……
}
*/
/*
   .section是GNU ASM的语法。格式如下:
    .section name[,"flags"[,@type]]   其中,name是必须的,flags是可选。
    "ax"表示:a为section is allocatable,x为executable。
*/

.section ".text.head", "ax"
.type  stext, %function
ENTRY(stext)        //kernel的入口点函数
//MSR:是ARM汇编指令,用来将数据copy到status register寄存器中。cpsr_c表示要操作
msr  cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode  禁止FIQ、IRQ,设定SVC模式
@ and irqs disabled
mrc  p15, 0, r9, c0, c0 @ get processor id    //可以去查看arm CPU ID各字段的涵义
bl  __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cpuid //检测cpu类型,如果支持,r5返回一个用来描述处理器结构体的地址,否则返回0.
movs  r10, r5 @ invalid processor (r5=0)?
beq  __error_p @ yes, error 'p'
bl  __lookup_machine_type@ r5=machinfo  //检测开发板类型,即machine ID,如果支持,r5返回一个用来描述开发板结构体的地址,否则返回0.
movs  r8, r5 @ invalid machine (r5=0)?
beq  __error_a @ yes, error 'a'
bl  __vet_atags    //检测bootloader传入的参数列表atags的合法性
bl  __create_page_tables    //创建初始页表

/*
* The following calls CPU specific code in a position independent
* manner.  See arch/arm/mm/proc-*.S for details.  r10 = base of
* xxx_proc_info structure selected by __lookup_machine_type
* above.  On return, the CPU will be ready for the MMU to be
* turned on, and r0 will hold the CPU control register value.
*/
ldr  r13, __switch_data @ address to jump to after    //将列表__switch_data存到r13中,在head-common.S中。
@ mmu has been enabled
adr  lr, __enable_mmu @ return (PIC) address    //使能mmu
add  pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC

//r10中存放的基地址是从__lookup_processor_type中得到的,如上面movs r10, r5

ENTRY(secondary_startup)
……
第二个cpu的检测和设置。

下面主要来说说__lookup_processor_type__lookup_machine_type。它们都在/arch/arm/kernel/head-common.S实现。

__lookup_processor_type 检测CPU
内核支持的,每一种CPU类型都由结构体proc_info_list来描述,在linux/include/asm-arm/procinfo.h定义
struct proc_info_list {
unsigned intcpu_val;
unsigned intcpu_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 intelf_hwcap;
const char*cpu_name;
struct processor*proc;
struct cpu_tlb_fns*tlb;
struct cpu_user_fns*user;
struct cpu_cache_fns*cache;
};

对于我们的CPU来说,其对应的结构体在文件arch/arm/mm/proc-xsc3.S中
.section ".proc.info.init", #alloc, #execinstr

.type  __xsc3_proc_info,#object
__xsc3_proc_info:
.long  0x69056000
.long  0xffffe000
.long  PMD_TYPE_SECT | \
PMD_SECT_BUFFERABLE | \
PMD_SECT_CACHEABLE | \
PMD_SECT_AP_WRITE | \
PMD_SECT_AP_READ
.long  PMD_TYPE_SECT | \
PMD_SECT_AP_WRITE | \
PMD_SECT_AP_READ
b  __xsc3_setup
.long  cpu_arch_name
.long  cpu_elf_name
.long  HWCAP_SWP|HWCAP_HALF|HWCAP_THUMB|HWCAP_FAST_MULT|HWCAP_EDSP
.long  cpu_xsc3_name
.long  xsc3_processor_functions
.long  v4wbi_tlb_fns
.long  xsc3_mc_user_fns
.long  xsc3_cache_fns
.size  __xsc3_proc_info, . - __xsc3_proc_info

不同的proc_info_list结构被用来支持不同的CPU,它们都定义在“.proc.info.init”段中。在链接文件arch/arm/kernel/vmlinux.lds中可知,
__proc_info_begin = .;
   *(.proc.info.init)
  __proc_info_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。

/*
* Read processor ID register (CP#15, CR0), and look up in the linker-built
* supported processor list.  Note that we can't use the absolute addresses
* for the __proc_info lists since we aren't running with the MMU on
* (and therefore, we are not in the correct address space).  We have to
* calculate the offset.
*
* r9 = cpuid
* Returns:
* r3, r4, r6 corrupted
* r5 = proc_info pointer in physical address space
* r9 = cpuid (preserved)
*/
.type  __lookup_processor_type, %function
__lookup_processor_type:
adr  r3, 3f        //r3:标记3处的物理地址  r7:标记3处的虚拟地址
ldmda  r3, {r5 - r7}    //过后减少装载    ldm是load multiple register的意思,它的作用是将[r3]对应的内存内容存储到r5,r6,r7寄存器中,每传递一次,r3递减4个字节
sub  r3, r3, r7 @ get offset between virt&phys    //得到虚拟地址和物理地址之间的offset
add  r5, r5, r3 @ convert virt addresses to
add  r6, r6, r3 @ physical address space    将r5和r6中保存的虚拟地址转变为物理地址
1: ldmia  r5, {r3, r4} @ value, mask    //r3=cpu_val r4=cpu_mask
and  r4, r4, r9 @ mask wanted bits
teq  r3, r4
beq  2f    //如果匹配成功则返回
//PROC_INFO_SZ (proc_info_list结构的长度,在这等于48),跳到下一个proc_info_list处
add  r5, r5, #PROC_INFO_SZ @ sizeof(proc_info_list)
cmp  r5, r6    //判断是否已经到了结构体proc_info_list存放区域的末尾__proc_info_end
blo  1b
mov  r5, #0 @ unknown processor
2: mov  pc, lr        //子程序返回

/*
* This provides a C-API version of the above function.
*/
ENTRY(lookup_processor_type)
stmfd  sp!, {r4 - r7, r9, lr}
mov  r9, r0
bl  __lookup_processor_type
mov  r0, r5
ldmfd  sp!, {r4 - r7, r9, pc}

/*
* Look in include/asm-arm/procinfo.h and arch/arm/kernel/arch.[ch] for
* more information about the __proc_info and __arch_info structures.
*/
.long  __proc_info_begin
.long  __proc_info_end
3: .long  .       //“.”表示当前这行代码编译链接后的虚拟地址
.long  __arch_info_begin
.long  __arch_info_end



__lookup_machine_type 检测开发板

与lookup_processor_type类似,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/include/asm/mach/arch.h中定义
struct machine_desc {
/*
* Note! The first four elements are used
* by assembler code in head.S, head-common.S
*/
unsigned intnr;/* architecture number*/
unsigned intphys_io;/* start of physical io*/
unsigned intio_pg_offst;/* byte offset for io
* page tabe entry*/

const char*name;/* architecture name*/
unsigned longboot_params;/* tagged list*/

unsigned intvideo_start;/* start of video RAM*/
unsigned intvideo_end;/* end of video RAM*/

unsigned intreserve_lp0 :1;/* never has lp0*/
unsigned intreserve_lp1 :1;/* never has lp1*/
unsigned intreserve_lp2 :1;/* never has lp2*/
unsigned intsoft_reboot :1;/* soft reboot*/
void  (*fixup)(struct machine_desc *,
struct tag *, char **,
struct meminfo *);
void  (*map_io)(void);/* IO mapping function */
void  (*init_irq)(void);
struct sys_timer*timer;/* system tick timer*/
void  (*init_machine)(void);
};

对应的结构在文件arch/arm/mach-pxa/littleton.c
MACHINE_START(LITTLETON, "Marvell Form Factor Development Platform (aka Littleton)")
.phys_io  = 0x40000000,
.boot_params= 0xa0000100,
.io_pg_offst= (io_p2v(0x40000000) >> 18) & 0xfffc,
.map_io  = pxa_map_io,
.init_irq= pxa3xx_init_irq,
.timer  = &pxa_timer,
.init_machine= littleton_init,
MACHINE_END

内核中对于每种支持的开发板都会使用宏MACHINE_START、MACHINE_END来定义一个machine_desc结构,宏MACHINE_START的具体定义也在文件/include/asm/mach/arch.h中。
#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 \
};

#endif


/*
* Lookup machine architecture in the linker-build list of architectures.
* Note that we can't use the absolute addresses for the __arch_info
* lists since we aren't running with the MMU on (and therefore, we are
* not in the correct address space).  We have to calculate the offset.
*
*  r1 = machine architecture number
* Returns:
*  r3, r4, r6 corrupted
*  r5 = mach_info pointer in physical address space
*/
.type  __lookup_machine_type, %function
__lookup_machine_type:
adr  r3, 3b
ldmia  r3, {r4, r5, r6}
sub  r3, r3, r4 @ get offset between virt&phys
add  r5, r5, r3 @ convert virt addresses to
add  r6, r6, r3 @ physical address space
1: ldr  r3, [r5, #MACHINFO_TYPE] @ get machine type
teq  r3, r1 @ matches loader number?
beq  2f @ found
add  r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC @ next machine_desc
cmp  r5, r6
blo  1b
mov  r5, #0 @ unknown machine
2: mov  pc, lr

/*
* This provides a C-API version of the above function.
*/
ENTRY(lookup_machine_type)
stmfd  sp!, {r4 - r6, lr}
mov  r1, r0
bl  __lookup_machine_type
mov  r0, r5
ldmfd  sp!, {r4 - r6, pc}


__vet_atags  检测参数列表
//检查bootloader传入的参数列表atags的合法性。
先看看结构体在include/asm-arm/setup.h
struct tag {
struct tag_header hdr;
union {
struct tag_corecore;
struct tag_mem32mem;
struct tag_videotextvideotext;
struct tag_ramdiskramdisk;
struct tag_initrdinitrd;
struct tag_serialnrserialnr;
struct tag_revisionrevision;
struct tag_videolfbvideolfb;
struct tag_cmdlinecmdline;

/*
* Acorn specific
*/
struct tag_acornacorn;

/*
* DC21285 specific
*/
struct tag_memclkmemclk;
} u;
};

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。
#define ATAG_CORE0x54410001        atag开始
#define ATAG_NONE0x00000000        atag结束
#define ATAG_CORE_SIZE ((2*4 + 3*4) >> 2)

/* Determine validity of the r2 atags pointer.  The heuristic requires
* that the pointer be aligned, in the first 16k of physical RAM and
* that the ATAG_CORE marker is first and present.  Future revisions
* of this function may be more lenient with the physical address and
* may also be able to move the ATAGS block if necessary.
*
* r8  = machinfo
*
* Returns:
*  r2 either valid atags pointer, or zero
*  r5, r6 corrupted
*/

.type  __vet_atags, %function
__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

ldr  r5, [r2, #0] @ is first tag ATAG_CORE? 获取第一个tag结构的size
subs  r5, r5, #ATAG_CORE_SIZE        //比较长度是否有效
bne  1f
ldr  r5, [r2, #4]        //获取第一个tag结构体的标记
ldr  r6, =ATAG_CORE
cmp  r5, r6        //判断第一个tag标记是不是ATAG_CORE
bne  1f

mov  pc, lr @ atag pointer is ok

1: mov  r2, #0
mov  pc, lr



__create_page_tables 建立页表
/*
* Setup the initial page tables.  We only setup the barest
* amount which are required to get the kernel running, which
* generally means mapping in the kernel code.
*
* r8  = machinfo
* r9  = cpuid
* r10 = procinfo
*
* Returns:
*  r0, r3, r6, r7 corrupted
*  r4 = physical page table address
*/
.type  __create_page_tables, %function
__create_page_tables:
pgtbl  r4 @ page table address 转换表的物理基地址

/*
* Clear the 16K level 1 swapper page table  //为内核代码存储区域创建页表,首先将内核起始地址-0x4000~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。
*/
mov  r0, r4
mov  r3, #0
add  r6, r0, #0x4000
1: str  r3, [r0], #4
str  r3, [r0], #4
str  r3, [r0], #4
str  r3, [r0], #4
teq  r0, r6
bne  1b

ldr  r7, [r10, #PROCINFO_MM_MMUFLAGS] @ mm_mmuflags    //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

/*
* Create identity mapping for first MB of kernel to
* cater for the MMU enable.  This identity mapping
* will be removed by paging_init().  We use our current program
* counter to determine corresponding section base address.
*/
mov  r6, pc, lsr #20 @ start of kernel section
orr  r3, r7, r6, lsl #20 @ flags + kernel base
str  r3, [r4, r6, lsl #2] @ identity mapping

/*
* Now setup the pagetables for our kernel direct
* mapped region.
*/
add  r0, r4,  #(KERNEL_START & 0xff000000) >> 18
str  r3, [r0, #(KERNEL_START & 0x00f00000) >> 18]!    r0存放转换表的起始地址
ldr  r6, =(KERNEL_END - 1)     //获取内核结束地址
add  r0, r0, #4    //计算第一个地址条目存放的地址
add  r6, r4, r6, lsr #18    //计算最好一个地址条目存放的位置
1: cmp  r0, r6
add  r3, r3, #1 << 20
strls  r3, [r0], #4
bls  1b


#ifdef CONFIG_XIP_KERNEL    //如果是XIP就进行以下映射,这只是将内核代码存储的空间重新映射
/*
* Map some ram to cover our .data and .bss areas.
*/
orr  r3, r7, #(KERNEL_RAM_PADDR & 0xff000000)
.if  (KERNEL_RAM_PADDR & 0x00f00000)
orr  r3, r3, #(KERNEL_RAM_PADDR & 0x00f00000)
.endif
add  r0, r4,  #(KERNEL_RAM_VADDR & 0xff000000) >> 18
str  r3, [r0, #(KERNEL_RAM_VADDR & 0x00f00000) >> 18]!
ldr  r6, =(_end - 1)
add  r0, r0, #4
add  r6, r4, r6, lsr #18
1: cmp  r0, r6
add  r3, r3, #1 << 20
strls  r3, [r0], #4
bls  1b
#endif

/*
* Then map first 1MB of ram in case it contains our boot params.映射开始的1M空间
*/
add  r0, r4, #PAGE_OFFSET >> 18
orr  r6, r7, #(PHYS_OFFSET & 0xff000000)
.if  (PHYS_OFFSET & 0x00f00000)
orr  r6, r6, #(PHYS_OFFSET & 0x00f00000)
.endif
str  r6, [r0]

#ifdef CONFIG_DEBUG_LL            //下面是为了调试而做的相关映射,可以跳过
ldr  r7, [r10, #PROCINFO_IO_MMUFLAGS] @ io_mmuflags
/*
* Map in IO space for serial debugging.
* This allows debug messages to be output
* via a serial console before paging_init.
*/
ldr  r3, [r8, #MACHINFO_PGOFFIO]
add  r0, r4, r3
rsb  r3, r3, #0x4000 @ PTRS_PER_PGD*sizeof(long)
cmp  r3, #0x0800 @ limit to 512MB
movhi  r3, #0x0800
add  r6, r0, r3
ldr  r3, [r8, #MACHINFO_PHYSIO]
orr  r3, r3, r7
1: str  r3, [r0], #4
add  r3, r3, #1 << 20
teq  r0, r6
bne  1b
#if defined(CONFIG_ARCH_NETWINDER) || defined(CONFIG_ARCH_CATS)
/*
* If we're using the NetWinder or CATS, we also need to map
* in the 16550-type serial port for the debug messages
*/
add  r0, r4, #0xff000000 >> 18
orr  r3, r7, #0x7c000000
str  r3, [r0]
#endif
#ifdef CONFIG_ARCH_RPC
/*
* Map in screen at 0x02000000 & SCREEN2_BASE
* Similar reasons here - for debug.  This is
* only for Acorn RiscPC architectures.
*/
add  r0, r4, #0x02000000 >> 18
orr  r3, r7, #0x02000000
str  r3, [r0]
add  r0, r4, #0xd8000000 >> 18
str  r3, [r0]
#endif
#endif
mov  pc, lr
.ltorg


setup 禁止cache
在head.S中
add  pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC  就是调用__xsc3_setup。
.type __xsc3_setup, #function
__xsc3_setup:
mov  r0, #PSR_F_BIT|PSR_I_BIT|SVC_MODE
msr  cpsr_c, r0
mcr  p15, 0, ip, c7, c7, 0 @ invalidate L1 caches and BTB
mcr  p15, 0, ip, c7, c10, 4 @ data write barrier
mcr  p15, 0, ip, c7, c5, 4 @ prefetch flush
mcr  p15, 0, ip, c8, c7, 0 @ invalidate I and D TLBs
#if L2_CACHE_ENABLE
orr  r4, r4, #0x18 @ cache the page table in L2
#endif
mcr  p15, 0, r4, c2, c0, 0 @ load page table pointer

mov  r0, #0 @ don't allow CP access
mcr  p15, 0, r0, c15, c1, 0 @ write CP access register

mrc  p15, 0, r0, c1, c0, 1 @ get auxiliary control reg
and  r0, r0, #2 @ preserve bit P bit setting
#if L2_CACHE_ENABLE
orr  r0, r0, #(1 << 10) @ enable L2 for LLR cache
#endif
mcr  p15, 0, r0, c1, c0, 1 @ set auxiliary control reg

adr  r5, xsc3_crval
ldmia  r5, {r5, r6}
mrc  p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ get control register
bic  r0, r0, r5 @ ..V. ..R. .... ..A.
orr  r0, r0, r6 @ ..VI Z..S .... .C.M (mmu)
@ ...I Z..S .... .... (uc)
#if L2_CACHE_ENABLE
orr   r0, r0, #0x04000000 @ L2 enable
#endif
mov  pc, lr     //跳到adr lr, __enable_mmu

.size  __xsc3_setup, . - __xsc3_setup

.type  xsc3_crval, #object
xsc3_crval:
crval  clear=0x04002202, mmuset=0x00003905, ucset=0x00001900

__INITDATA


__enable_mmu  使能mmu
/*
* Setup common bits before finally enabling the MMU.  Essentially
* this is just loading the page table pointer and domain access
* registers.
*/
.type  __enable_mmu, %function
__enable_mmu:
#ifdef CONFIG_ALIGNMENT_TRAP
orr  r0, r0, #CR_A
#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
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 @ load domain access register    //将访问权限写入协处理器
mcr  p15, 0, r4, c2, c0, 0 @ load page table pointer        //将页表基地址写入基址寄存器C2
b  __turn_mmu_on

/*
* Enable the MMU.  This completely changes the structure of the visible
* memory space.  You will not be able to trace execution through this.
* If you have an enquiry about this, *please* check the linux-arm-kernel
* mailing list archives BEFORE sending another post to the list.
*
*  r0  = cp#15 control register
*  r13 = *virtual* address to jump to upon completion
*
* other registers depend on the function called upon completion
*/
.align  5
.type  __turn_mmu_on, %function
__turn_mmu_on:
mov  r0, r0
mcr  p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ write control reg    写入懂控制寄存器,打开mmu,打开cache
mrc  p15, 0, r3, c0, c0, 0 @ read id reg        读取ID寄存器
mov  r3, r3
mov  r3, r3            //空操作,等待前面所取得的指令得以执行
mov  pc, r13        //程序跳转 ldr r13, __switch_data


__switch_data  数据转换
在文件linux/arch/arm/kernel/head-common.S中:
.type  __switch_data, %object        //定义一个对象
__switch_data:
.long  __mmap_switched        //跳转到__mmap_switched
.long  __data_loc @ r4    数据存放地址
.long  __data_start @ r5    数据开始地址
.long  __bss_start @ r6    bss开始地址
.long  _end @ r7    bss结束地址,也是内核结束地址
.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
*/
.type  __mmap_switched, %function
__mmap_switched:
adr  r3, __switch_data + 4

ldmia  r3!, {r4, r5, r6, r7}
cmp  r4, r5 @ Copy data segment if needed
1: cmpne  r5, r6
ldrne  fp, [r4], #4
strne  fp, [r5], #4
bne  1b

mov  fp, #0 @ Clear BSS (and zero fp)
1: cmp  r6, r7
strcc  fp, [r6],#4
bcc  1b

ldmia  r3, {r4, r5, r6, r7, sp}
str  r9, [r4] @ Save processor ID
str  r1, [r5] @ Save machine type
str  r2, [r6] @ Save atags pointer
bic  r4, r0, #CR_A @ Clear 'A' bit
stmia  r7, {r0, r4} @ Save control register values
b  start_kernel


小结:
第一阶段主要做以下两个步骤:
1.连接内核时使用的虚拟地址,所以要设置页表,使能mmu,之前要确定是否支持cpu和开发板
2.调用C函数start_kernel的准备工作:复制数据段,清除bss段,设置栈指针,保存processor ID,保存machine type,调用start_kernel。
第一阶段到此结束。


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发表于 2013-3-24 03:15:30 | 显示全部楼层
没看完~~~~~~ 先顶,好同志

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发表于 2013-5-22 02:00:03 | 显示全部楼层
如果没有毛片,中国的性教育简直就是一片空白!

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发表于 2013-6-5 09:09:29 | 显示全部楼层
如果有一双眼睛陪我一同哭泣,就值得我为生命受苦。

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发表于 2013-6-19 15:03:54 | 显示全部楼层
长得真有创意,活得真有勇气!

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发表于 2013-6-26 23:25:32 | 显示全部楼层
恋爱就是无数个饭局,结婚就是一个饭局。

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发表于 2013-8-4 10:00:36 | 显示全部楼层
很多女明星不红的原因是因为没有张开腿*^_^*

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