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在技术的大陆上空展翅飞翔

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主 页 | 大 陆 长 空 跳 至 主 要 內 容 大 陆 长 空 主 页 博 客 文 章 分 类 标 签 时 轴 随 笔 杂 记 项 目 友 链 关 于 搜 索 C t r l K 大 陆 长 空 在 技 术 的 大 陆 上 空 展 翅 飞 翔 P w n . C o l l e g e S h e l l c o d e W P 提 示 以 下 为 P D F 渲 染 预 览 版 本 ， 没 得 复 制 （ 打 印 生 成 的 P D F 是 这 样 的 q w q ） 原 件 戳 这 里 D y n a m i c L o a d e r 2 0 2 4 年 8 月 7 日 小 于 1 分 钟 C T F P w n C o l l e g e A b y d O S 开 发 日 记 ( 8 ) 文 件 系 统 框 架 好 久 不 见 ！ 自 从 上 一 篇 博 客 ， 上 板 成 功 ， 到 现 在 已 经 过 去 了 3 个 月 。 这 几 个 月 ， 主 要 是 忙 活 一 些 学 业 上 的 东 西 ， 4 月 跟 着 老 师 探 索 了 一 点 I C d e s i g n w i t h L L M 的 内 容 ， 5 月 忙 活 各 种 大 作 业 、 小 组 作 业 ， 6 月 忙 活 备 考 。 终 于 考 完 试 了 ， 开 完 香 槟 就 开 始 填 坑 啦 ！ 虚 拟 文 件 系 统 由 于 U n i x 的 “ 文 件 即 一 切 ” 思 想 实 在 很 好 ， 所 以 我 们 采 用 这 样 的 思 路 。 虚 拟 文 件 系 统 ， 即 V i r t u a l F i l e S y s t e m , V F S , 是 整 个 文 件 系 统 的 抽 象 ， 向 上 层 提 供 统 一 的 访 问 接 口 。 考 虑 简 单 的 设 计 ， V F S 只 需 实 现 真 实 文 件 系 统 的 挂 载 、 卸 载 ， 以 及 各 种 操 作 的 代 理 即 可 。 D y n a m i c L o a d e r 2 0 2 4 年 7 月 3 日 大 约 9 分 钟 A B Y D O S O S C + + A b y d O S 开 发 日 记 ( 1 ) 第 一 次 上 板 运 行 （ C 9 0 6 ） 来 上 板 运 行 吧 ！ 写 了 那 么 久 ， 也 快 一 个 月 了 ， 都 是 在 Q E M U 调 试 ， 多 没 意 思 。 电 子 人 ， 就 是 干 ， 火 速 弄 了 块 S i p e e d 的 L i c h e e R V N a n o ， 基 于 C 9 0 6 和 A 5 3 的 S G 2 0 0 2 ， 不 到 一 够 水 就 有 百 兆 网 口 和 W i F i 。 （ 深 圳 到 广 州 居 然 发 了 两 天 ， 真 是 慢 啊 ， 还 有 这 排 线 还 要 我 自 己 焊 ， 好 傻 ） 拿 到 板 子 ， 插 锭 ， 开 机 ， 屏 幕 没 有 当 然 点 不 亮 。 电 脑 上 不 停 的 叮 咚 响 ， 看 了 下 是 模 拟 出 了 一 个 串 口 。 那 就 很 简 单 ， 直 接 找 到 镜 像 ， 烧 录 ！ 再 把 卡 插 进 去 ， 启 动 ！ 好 了 ， 过 了 一 会 ， 多 了 一 个 网 卡 ， s s h 一 下 成 功 ， 测 试 功 能 正 常 。 那 么 就 开 始 我 们 的 上 板 之 旅 吧 ！ 启 动 我 们 知 道 ， 嵌 入 式 L i n u x 的 启 动 流 程 通 常 是 ， F S B L 固 件 U B o o t 内 核 ， 这 里 的 固 件 就 是 O p e n S B I 。 根 据 S i p e e d 官 网 的 描 述 ， 这 个 片 子 的 启 动 流 程 如 下 ： D y n a m i c L o a d e r 2 0 2 4 年 4 月 5 日 大 约 1 0 分 钟 A B Y D O S O S C + + A b y d O S 开 发 日 记 ( 7 ) 内 部 中 断 R V 6 4 的 中 断 搞 了 这 么 多 基 础 设 施 ， 终 于 到 中 断 的 实 现 了 。 首 先 看 下 R V 的 中 断 和 异 常 ， I n t e r r u p t E x c e p t i o n C o d e D e s c r i p t i o n 1 0 R e s e r v e d 1 1 S u p e r v i s o r s o f t w a r e i n t e r r u p t 1 2 R e s e r v e d 1 3 M a c h i n e s o f t w a r e i n t e r r u p t 1 4 R e s e r v e d 1 5 S u p e r v i s o r t i m e r i n t e r r u p t 1 6 R e s e r v e d 1 7 M a c h i n e t i m e r i n t e r r u p t 1 8 R e s e r v e d 1 9 S u p e r v i s o r e x t e r n a l i n t e r r u p t 1 1 0 R e s e r v e d 1 1 1 M a c h i n e e x t e r n a l i n t e r r u p t 1 1 2 – 1 5 R e s e r v e d 1 ≥ 1 6 D e s i g n a t e d f o r p l a t f o r m u s e 0 0 I n s t r u c t i o n a d d r e s s m i s a l i g n e d 0 1 I n s t r u c t i o n a c c e s s f a u l t 0 2 I l l e g a l i n s t r u c t i o n 0 3 B r e a k p o i n t 0 4 L o a d a d d r e s s m i s a l i g n e d 0 5 L o a d a c c e s s f a u l t 0 6 S t o r e / A M O a d d r e s s m i s a l i g n e d 0 7 S t o r e / A M O a c c e s s f a u l t 0 8 E n v i r o n m e n t c a l l f r o m U m o d e 0 9 E n v i r o n m e n t c a l l f r o m S m o d e 0 1 0 R e s e r v e d 0 1 1 E n v i r o n m e n t c a l l f r o m M m o d e 0 1 2 I n s t r u c t i o n p a g e f a u l t 0 1 3 L o a d p a g e f a u l t 0 1 4 R e s e r v e d 0 1 5 S t o r e / A M O p a g e f a u l t 0 1 6 – 2 3 R e s e r v e d 0 2 4 – 3 1 D e s i g n a t e d f o r c u s t o m u s e 0 3 2 – 4 7 R e s e r v e d 0 4 8 – 6 3 D e s i g n a t e d f o r c u s t o m u s e 0 ≥ 6 4 R e s e r v e d D y n a m i c L o a d e r 2 0 2 4 年 3 月 2 6 日 大 约 1 3 分 钟 A B Y D O S O S C + + A b y d O S 开 发 日 记 ( 6 ) 多 核 初 步 多 核 与 多 线 程 一 个 C P U 上 可 能 不 止 一 个 核 心 ( H a r t ) ， 这 些 核 心 在 物 理 上 分 开 ， 独 立 运 行 ， 但 是 共 享 总 线 和 外 设 。 也 就 是 说 ， 它 们 的 物 理 内 存 空 间 是 一 致 的 ， 只 不 过 有 自 己 单 独 的 寄 存 器 和 C a c h e 、 M M U 。 而 多 线 程 非 常 类 似 ， 只 不 过 是 通 过 调 度 的 方 式 实 现 ， 将 多 个 线 程 的 寄 存 器 等 资 源 分 时 复 用 。 在 裸 机 的 角 度 上 看 ， 我 们 可 以 把 多 核 看 成 硬 件 的 多 线 程 ， 并 利 用 类 似 的 技 术 实 现 。 核 心 的 启 动 在 R I S C V 手 册 中 ， 并 没 有 规 定 H a r t 的 启 动 顺 序 。 比 较 通 常 的 做 法 是 ， 核 心 全 部 （ 近 乎 ） 同 时 从 M m o d e 启 动 ， 随 后 S B I 会 通 过 原 子 量 确 定 一 个 启 动 核 心 ， 并 且 执 行 初 始 化 。 至 于 S m o d e 中 是 否 同 时 启 动 ， 我 并 没 有 明 确 看 到 文 档 指 出 ， 所 以 应 该 也 是 S B I 实 现 自 定 义 。 通 过 实 验 ， O p e n S B I 只 会 将 启 动 核 心 带 入 到 S m o d e ， 其 他 核 心 会 留 在 M m o d e 等 待 。 但 是 ， 我 们 仍 然 有 必 要 通 过 一 个 原 子 量 保 证 S m o d e 初 期 只 有 一 个 核 心 运 行 ， 具 体 看 ， 就 是 下 面 的 汇 编 代 码 ： D y n a m i c L o a d e r 2 0 2 4 年 3 月 2 2 日 大 约 1 0 分 钟 A B Y D O S O S C + + A b y d O S 开 发 日 记 ( 5 ) 基 本 内 存 映 射 基 本 内 存 布 局 由 于 大 部 分 的 R V 6 4 S o C 都 将 D R A M 放 置 在 0 x 8 0 0 0 0 0 0 0 以 上 ， 其 下 的 空 间 保 留 给 I O ， 如 Q E M U 的 v i r t ， 其 布 局 如 下 ： s t a t i c c o n s t M e m M a p E n t r y v i r t _ m e m m a p [ ] = , [ V I R T _ M R O M ] = , [ V I R T _ T E S T ] = , [ V I R T _ R T C ] = , [ V I R T _ C L I N T ] = , [ V I R T _ A C L I N T _ S S W I ] = , [ V I R T _ P C I E _ P I O ] = , [ V I R T _ P L A T F O R M _ B U S ] = , [ V I R T _ P L I C ] = , [ V I R T _ A P L I C _ M ] = , [ V I R T _ A P L I C _ S ] = , [ V I R T _ U A R T 0 ] = , [ V I R T _ V I R T I O ] = , [ V I R T _ F W _ C F G ] = , [ V I R T _ F L A S H ] = , [ V I R T _ I M S I C _ M ] = , [ V I R T _ I M S I C _ S ] = , [ V I R T _ P C I E _ E C A M ] = , [ V I R T _ P C I E _ M M I O ] = , [ V I R T _ D R A M ] = , } ; D y n a m i c L o a d e r 2 0 2 4 年 3 月 1 8 日 大 约 7 分 钟 A B Y D O S O S C + + M M U A b y d O S 开 发 日 记 ( 4 ) M M U 与 内 存 布 局 关 于 内 存 内 存 ， 即 M e m o r y ， 是 存 储 计 算 机 运 行 过 程 数 据 的 主 要 部 件 。 不 过 在 操 作 系 统 中 ， 内 存 并 不 单 单 是 主 存 ， 还 有 各 种 外 设 内 存 等 。 本 文 所 说 的 内 存 布 局 ， 主 要 是 指 在 可 寻 址 空 间 中 的 布 局 ， 这 关 系 到 系 统 和 后 面 应 用 程 序 的 运 行 ， 是 及 其 重 要 的 。 在 有 内 存 管 理 单 元 ( M M U ) 的 处 理 器 上 ， 寻 址 空 间 可 以 分 为 两 种 类 型 ， 即 物 理 地 址 空 间 ( P h y s i c a l M e m o r y A r e a , P M A ) 和 虚 拟 地 址 空 间 ( V i r t u a l M e m o r y A r e a , V M A ) 。 通 过 M M U 的 控 制 与 转 换 ， 可 以 实 现 有 效 的 隔 离 和 保 护 ， 防 止 非 法 的 内 存 访 问 。 本 文 仅 浅 读 标 准 手 册 ， 未 尽 之 处 ， 敬 请 参 阅 标 准 手 册 。 D y n a m i c L o a d e r 2 0 2 4 年 3 月 1 6 日 大 约 9 分 钟 A B Y D O S O S C + + M M U A b y d O S 开 发 日 记 ( 3 ) 基 础 驱 动 程 序 开 始 写 驱 动 吧 ！ 上 一 篇 我 们 已 经 搭 建 好 了 驱 动 框 架 ， 现 在 我 们 来 实 现 三 个 基 础 驱 动 ： 根 设 备 、 内 存 、 串 口 。 注 ： 上 一 篇 后 驱 动 框 架 有 小 修 小 补 ， 请 参 见 相 关 提 交 根 设 备 驱 动 根 设 备 并 不 是 一 个 具 体 设 备 ， 而 是 设 备 树 的 根 节 点 ， 包 含 了 模 组 信 息 和 兼 容 信 息 ， 可 以 根 据 它 区 别 平 台 。 为 了 方 便 起 见 ， 我 们 让 根 设 备 驱 动 一 并 处 理 / c h o s e n 节 点 ， 因 为 平 台 相 关 的 一 些 额 外 参 数 可 以 直 接 这 样 传 入 。 首 先 定 义 一 个 基 类 ( 顺 便 定 义 一 个 属 性 导 出 宏 ) ： # d e f i n e _ _ K _ P R O P _ E X P O R T _ _ ( n a m e , p r i ) \ \ c o n s t a u t o s t d : : s t r i n g _ m o d e l ; s t d : : s t r i n g _ s t d o u t _ p a t h ; } ; D y n a m i c L o a d e r 2 0 2 4 年 3 月 1 3 日 大 约 7 分 钟 A B Y D O S O S C + + A b y d O S 开 发 日 记 ( 2 ) 驱 动 程 序 框 架 和 系 统 参 数 配 置 设 备 与 系 统 参 数 所 有 连 接 到 系 统 上 的 部 件 ， 都 可 以 视 为 设 备 ， 从 而 并 入 设 备 驱 动 框 架 统 一 管 理 。 但 是 在 现 代 操 作 系 统 中 ， 如 果 没 有 A C P I ， 如 何 发 现 设 备 呢 ？ 主 线 L i n u x 已 经 给 出 了 答 案 ， 利 用 设 备 树 ( D e v i c e T r e e ) 描 述 。 在 设 备 树 中 ， 我 们 可 以 描 述 平 台 的 特 性 、 外 设 的 接 入 情 况 、 C P U 和 M e m o r y 的 数 量 ， 还 可 以 携 带 配 置 参 数 ， 如 命 令 行 参 数 。 由 于 树 状 结 构 不 好 存 储 ， 所 以 L i n u x 推 出 了 一 个 工 具 D T C ( D e v i c e T r e e C o m p i l e r ) ， 用 于 将 设 备 树 源 码 ( D T S ) 编 译 成 扁 平 化 的 设 备 树 ( F l a t t e n e d D e v i c e T r e e , F D T ) ， 并 且 提 供 了 一 个 l i b f d t 库 进 行 操 作 ， 可 以 进 行 增 删 改 查 。 D y n a m i c L o a d e r 2 0 2 4 年 3 月 1 1 日 大 约 7 分 钟 A B Y D O S O S C + + F D T A b y d O S 开 发 日 记 ( 1 ) 基 础 运 行 环 境 构 建 基 础 环 境 是 什 么 ？ 上 回 说 到 ， 通 过 一 点 手 段 ， 我 们 成 功 启 用 了 C + + 的 支 持 。 但 是 ， 这 样 的 支 持 并 不 完 善 ， 我 们 的 内 核 到 目 前 为 止 ， 还 没 有 一 个 C 运 行 库 ( l i b c ) ， 更 别 提 C + + 标 准 库 ( l i b c + + ) 了 。 这 就 意 味 着 ， 所 有 需 要 用 的 函 数 和 类 都 要 手 写 一 份 ， 非 常 折 磨 人 。 所 以 ， 引 入 C 和 C + + 基 础 库 是 接 下 来 要 做 的 事 。 嵌 入 式 里 边 ， 最 常 用 的 l i b c 是 n e w l i b , 而 C + + 的 实 现 则 可 以 使 用 l i b s u p c + + 。 动 工 之 前 的 编 译 里 边 ， 为 了 最 小 化 库 的 引 入 ， 我 加 入 了 一 个 编 译 参 数 ： n o s t d l i b 。 这 个 参 数 指 示 g c c 不 要 链 接 标 准 库 。 所 以 要 引 入 标 准 库 ， 第 一 步 就 是 把 这 个 参 数 去 掉 ， 但 是 又 不 能 引 入 默 认 的 c r t 初 始 文 件 ， 所 以 还 得 加 上 n o s t a r t f i l e s ， 然 后 测 试 编 译 器 的 支 持 。 很 不 幸 地 ， 我 只 写 了 一 句 ： D y n a m i c L o a d e r 2 0 2 4 年 3 月 9 日 大 约 8 分 钟 A B Y D O S O S C + + n e w l i b l i b s t d c + + 1 2 3 下 一 页 跳 转 到 : 前 往 D y n a m i c L o a d e r 在 技 术 的 大 陆 上 空 展 翅 飞 翔 2 4 文 章 6 分 类 2 7 标 签 2 4 时 间 轴 2 4 文 章 星 标 为 空 桂 I C P 备 2 0 2 3 0 0 0 1 2 2 号 1 粤 公 网 安 备 4 4 0 1 1 3 0 2 0 0 3 8 5 5 号   |   C o p y r i g h t © 2 0 2 4 D y n a m i c L o a d e r

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