ARM多核处理器启动过程分析

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说明：

该流程图依照代码运行时间顺序划分为4部分：

1.     Bootloader在图片上半部，最先启动；

2.     Kernel在图片下半部，由bootloader引导启动；

3．CPU0运行流程在图片左半部，bootloader代码会进行推断，先行启动CPU0。

4.  Secondary CPUs在图片右半部，由CPU唤醒

 

详细启动流程例如以下：

1.     在bootloader启动时，会推断运行代码的是否为CPU0，假设不是，则运行wfe等待CPU0发出sev指令唤醒。假设是CPU0。则继续进行初始化工作。

 

         mrs  x4,mpidr_el1

         tst    x4,#15             //testwether the current cpu is CPU0, ie. mpidr_el1=15

         b.eq 2f

/*

 * Secondary CPUs

 */

1: wfe

ldr x4, mbox               

cbz x4, 1b        //if x4==0(ie. The value in address of mbox is 0) dead loop,or jump to x4

br x4 // branch to thegiven address

 

2:……        //UART initialisation (38400 8N1)

 

以上mbox的地址在Makefile中写定。是0x8000fff8，该地址处初始状态内容为全0。

上面代码推断，若mbox地址处内容为0。则死循环；假设不为0则直接跳转到该地址所包括内容处运行。

 

2.     在dts中，对cpu-release-addr进行赋值，将其地址设为0x8000fff8。即仅仅要往该地址写入对应的值，比如地址A，而且发送sev指令，就能将次级CPU唤醒，并跳转到A地址处运行。

cpu-release-addr = <0x0 0x8000fff8>; 

 

3. 内核中smp_prepare_cpus 函数对0x8000fff8地址处内容进行了赋值，其值为函数secondary_holding_pen 的地址：

release_addr = __va(cpu_release_addr[cpu]);

release_addr[0] = (void*)__pa(secondary_holding_pen);//write function address to mbox

 

以上代码运行完后发送sev指令，唤醒其它次级CPU运行secondary_holding_pen函数：

/*

 * Send an event to wake up the secondaries.

 */

sev();

 

4. secondary cpu 运行secondary_holding_pen()函数时都会去推断当前CPU的ID。并与secondary_holding_pen_release变量做比对。假设相等，则运行进一步初始化，否则运行WFE等待；

secondary_holding_pen_release变量的改动过程由CPU0调用smp_init()函数进行。

该函数首先为对应CPU绑定一个idle线程，然后改动secondary_holding_pen_release的值（其值即CPU0欲唤醒的CPU的ID）。最后发送sev指令，唤醒对应CPU运行idle线程。

 

secondary_holding_pen()函数代码例如以下：

         /*

          * This provides a"holding pen" for platforms to hold all secondary

          * cores are helduntil we're ready for them to initialise.

          */

ENTRY(secondary_holding_pen)

         bl      el2_setup                          // Drop to EL1

         mrs  x0, mpidr_el1

         and  x0, x0, #15                        // CPU number

         adr   x1, 1b

         ldp   x2, x3, [x1]

         sub   x1, x1, x2

         add  x3, x3, x1

pen: ldr    x4, [x3]

         cmp x4,x0

         b.eq secondary_startup

         wfe

         b       pen

ENDPROC(secondary_holding_pen)

 

 

附录：

内核中启动secondary cpus函数调用过程大致例如以下：

start_kernel èrest_initèkernel_inièkernel_init_freeable èsmp_init()  kernel/smp.c line 649, 由CPU0激活剩余的处理器

cpu_upè_cpu_up()è__cpu_up ()èboot_secondary ()èwrite_pen_release该函数中有一句：secondary_holding_pen_release = val; 然后发送sev指令，激活剩余处理器。