ARM64體系結(jié)構(gòu)編程與實(shí)踐

目　錄



第　1章 ARM64體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)　1
1.1　ARM介紹　1
1.2　ARMv8體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)　2
1.2.1　ARMv8體系結(jié)構(gòu)　2
1.2.2　采用ARMv8體系結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)處理器內(nèi)核　3
1.2.3　ARMv8體系結(jié)構(gòu)中的基本概念　3
1.2.4　A64指令集　4
1.2.5　ARMv8處理器執(zhí)行狀態(tài)　4
1.2.6　ARMv8支持的數(shù)據(jù)寬度　5
1.3　ARMv8寄存器　5
1.3.1　通用寄存器　5
1.3.2　處理器狀態(tài)　6
1.3.3　特殊寄存器　7
1.3.4　系統(tǒng)寄存器　10
1.4　Cortex-A72處理器介紹　10
1.5　ARMv9體系結(jié)構(gòu)介紹　13
第　2章 搭建樹(shù)莓派實(shí)驗(yàn)環(huán)境　14
2.1　樹(shù)莓派介紹　14
2.2　搭建樹(shù)莓派實(shí)驗(yàn)環(huán)境　15
2.2.1　配置串口線　16
2.2.2　安裝樹(shù)莓派官方OS　18
2.2.3　實(shí)驗(yàn)2-1：輸出“Welcome BenOS!”　19
2.2.4　實(shí)驗(yàn)2-2：使用GDB與QEMU虛擬機(jī)調(diào)試BenOS　20
2.2.5　實(shí)驗(yàn)2-3：使用J-Link EDU仿真器調(diào)試樹(shù)莓派　21
2.3　BenOS基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)代碼解析　27
2.4　QEMU虛擬機(jī)與ARM64實(shí)驗(yàn)平臺(tái)　32
第3章　A64指令集1——加載與存儲(chǔ)指令　35
3.1　A64指令集介紹　36
3.2　A64指令編碼格式　37
3.3　加載與存儲(chǔ)指令　38
3.3.1　基于基地址的尋址模式　39
3.3.2　變基模式　41
3.3.3　PC相對(duì)地址模式　42
3.3.4　LDR偽指令　43
3.4　加載與存儲(chǔ)指令的變種　44
3.4.1　不同位寬的加載與存儲(chǔ)指令　44
3.4.2　不可擴(kuò)展的加載和存儲(chǔ)指令　45
3.4.3　多字節(jié)內(nèi)存加載和存儲(chǔ)指令　46
3.4.4　獨(dú)占內(nèi)存訪問(wèn)指令　48
3.4.5　隱含加載-獲取/存儲(chǔ)-釋放
內(nèi)存屏障原語(yǔ)　48
3.4.6　非特權(quán)訪問(wèn)級(jí)別的加載和存儲(chǔ)指令　48
3.5　入棧與出?！?9
3.6　MOV指令　51
3.7　陷阱：你用對(duì)加載與存儲(chǔ)指令了嗎　52
3.8　實(shí)驗(yàn)　53
3.8.1　實(shí)驗(yàn)3-1：熟悉MOV和LDR指令　53
3.8.2　實(shí)驗(yàn)3-2：前變基與后變基尋址模式1　53
3.8.3　實(shí)驗(yàn)3-3：前變基與后變基尋址模式2　54
3.8.4　實(shí)驗(yàn)3-4：PC相對(duì)地址尋址　54
3.8.5　實(shí)驗(yàn)3-5：memcpy()函數(shù)的實(shí)現(xiàn)　54
3.8.6　實(shí)驗(yàn)3-6：LDP和STP指令的使用　55
第4章　A64指令集2——算術(shù)與移位指令　56
4.1　條件操作碼　57
4.2　加法與減法指令　57
4.2.1　ADD指令　58
4.2.2　ADDS指令　60
4.2.3　ADC指令　61
4.2.4　SUB指令　61
4.2.5　SUBS指令　64
4.2.6　SBC指令　64
4.3　CMP指令　65
4.4　關(guān)于條件標(biāo)志位的示例　67
4.5　移位指令　68
4.6　位操作指令　68
4.6.1　與操作指令　68
4.6.2　或操作指令　69
4.6.3　位清除操作指令　71
4.6.4　CLZ指令　71
4.7　位段操作指令　71
4.7.1　位段插入操作指令　71
4.7.2　位段提取操作指令　72
4.8　實(shí)驗(yàn)　73
4.8.1　實(shí)驗(yàn)4-1：測(cè)試ADDS和CMP指令的C標(biāo)志位　73
4.8.2　實(shí)驗(yàn)4-2：條件標(biāo)志位的使用　74
4.8.3　實(shí)驗(yàn)4-3：測(cè)試ANDS指令以及Z標(biāo)志位　74
4.8.4　實(shí)驗(yàn)4-4：測(cè)試位段操作指令　74
4.8.5　實(shí)驗(yàn)4-5：使用位段指令來(lái)讀取寄存器　74
第5章　A64指令集3——比較指令與跳轉(zhuǎn)指令　76
5.1　比較指令　76
5.1.1　CMN指令　76
5.1.2　CSEL指令　77
5.1.3　CSET指令　78
5.1.4　CSINC指令　78
5.2　跳轉(zhuǎn)與返回指令　79
5.2.1　跳轉(zhuǎn)指令　79
5.2.2　返回指令　80
5.2.3　比較并跳轉(zhuǎn)指令　80
5.3　陷阱：為什么在RET指令之后系統(tǒng)就崩潰了　80
5.4　實(shí)驗(yàn)　82
5.4.1　實(shí)驗(yàn)5-1：CMP和CMN指令　82
5.4.2　實(shí)驗(yàn)5-2：條件選擇指令　82
5.4.3　實(shí)驗(yàn)5-3：子函數(shù)跳轉(zhuǎn)　82
第6章　A64指令集4——其他重要指令　83
6.1　PC相對(duì)地址加載指令　83
6.2　LDR和ADRP指令的區(qū)別　85
6.3　內(nèi)存獨(dú)占訪問(wèn)指令　85
6.4　異常處理指令　86
6.5　系統(tǒng)寄存器訪問(wèn)指令　87
6.6　內(nèi)存屏障指令　88
6.7　實(shí)驗(yàn)　88
6.7.1　實(shí)驗(yàn)6-1：測(cè)試ADRP和LDR偽指令　88
6.7.2　實(shí)驗(yàn)6-2：ADRP和LDR偽指令的陷阱　89
6.7.3　實(shí)驗(yàn)6-3：LDXR和STXR指令的使用1　90
6.7.4　實(shí)驗(yàn)6-4：LDXR和STXR指令的使用2　90
第7章　A64指令集的陷阱　91
7.1　案例7-1：加載宏標(biāo)簽　91
7.2　案例7-2：加載字符串　92
7.3　案例7-3：讀寫(xiě)寄存器導(dǎo)致樹(shù)莓派4B死機(jī)　93
7.4　案例7-4：LDXR指令導(dǎo)致樹(shù)莓派4B死機(jī)　94
7.5　匯編大作業(yè)7-1：在匯編中實(shí)現(xiàn)串口輸出功能　95
7.6　匯編大作業(yè)7-2：分析Linux 5.0的啟動(dòng)匯編代碼　95
第8章　GNU匯編器　96
8.1　編譯流程與ELF文件　97
8.2　一個(gè)簡(jiǎn)單的匯編程序　99
8.3　匯編語(yǔ)法　102
8.3.1　注釋　102
8.3.2　符號(hào)　102
8.4　常用的偽指令　103
8.4.1　對(duì)齊偽指令　103
8.4.2　數(shù)據(jù)定義偽指令　103
8.4.3　與函數(shù)相關(guān)的偽指令　104
8.4.4　與段相關(guān)的偽指令　105
8.4.5　與宏相關(guān)的偽指令　106
8.5　AArch64依賴(lài)特性　108
8.5.1　AArch64特有的命令行選項(xiàng)　108
8.5.2　語(yǔ)法　108
8.5.3　AArch64特有的偽指令　109
8.5.4　LDR偽指令　109
8.6　實(shí)驗(yàn)　110
8.6.1　實(shí)驗(yàn)8-1：匯編語(yǔ)言練習(xí)——求數(shù)　110
8.6.2　實(shí)驗(yàn)8-2：匯編語(yǔ)言練習(xí)——通過(guò)C語(yǔ)言調(diào)用匯編函數(shù)　110
8.6.3　實(shí)驗(yàn)8-3：匯編語(yǔ)言練習(xí)——通過(guò)匯編語(yǔ)言調(diào)用C函數(shù)　110
8.6.4　實(shí)驗(yàn)8-4：使用匯編偽操作來(lái)實(shí)現(xiàn)一張表　110
8.6.5　實(shí)驗(yàn)8-5：匯編宏的使用　111
第9章　鏈接器與鏈接腳本　112
9.1　鏈接器介紹　112
9.2　鏈接腳本　114
9.2.1　一個(gè)簡(jiǎn)單的鏈接程序　114
9.2.2　設(shè)置入口點(diǎn)　115
9.2.3　基本概念　115
9.2.4　符號(hào)賦值與引用　115
9.2.5　當(dāng)前位置計(jì)數(shù)器　117
9.2.6　SECTIONS命令　117
9.2.7　常用的內(nèi)建函數(shù)　120
9.3　重定位　121
9.3.1　BenOS重定位　121
9.3.2　UBoot和Linux內(nèi)核重定位　124
9.4　實(shí)驗(yàn)　126
9.4.1　實(shí)驗(yàn)9-1：分析鏈接腳本文件　126
9.4.2　實(shí)驗(yàn)9-2：輸出每個(gè)段的內(nèi)存布局　127
9.4.3　實(shí)驗(yàn)9-3：加載地址不等于運(yùn)行地址　127
9.4.4　實(shí)驗(yàn)9-4：分析Linux 5.0內(nèi)核的鏈接腳本文件　127
第　10章 GCC內(nèi)嵌匯編代碼　128
10.1　內(nèi)嵌匯編代碼基本用法　128
10.1.1　基礎(chǔ)內(nèi)嵌匯編代碼　128
10.1.2　擴(kuò)展內(nèi)嵌匯編代碼　128
10.1.3　內(nèi)嵌匯編代碼的修飾符和約束符　130
10.1.4　使用匯編符號(hào)名　132
10.1.5　內(nèi)嵌匯編函數(shù)與宏的結(jié)合　133
10.1.6　使用goto修飾詞　133
10.2　案例分析　134
10.3　實(shí)驗(yàn)　138
10.3.1　實(shí)驗(yàn)10-1：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的memcpy 函數(shù)　138
10.3.2　實(shí)驗(yàn)10-2：使用匯編符號(hào)名編寫(xiě)內(nèi)嵌匯編代碼　138
10.3.3　實(shí)驗(yàn)10-3：使用內(nèi)嵌匯編代碼完善__memset_16bytes 匯編函數(shù)　138
10.3.4　實(shí)驗(yàn)10-4：使用內(nèi)嵌匯編代碼與宏　138
10.3.5　實(shí)驗(yàn)10-5：實(shí)現(xiàn)讀和寫(xiě)系統(tǒng)寄存器的宏　139
10.3.6　實(shí)驗(yàn)10-6：goto模板的內(nèi)嵌匯編函數(shù)　139
第　11章 異常處理　140
11.1　異常處理的基本概念　140
11.1.1　異常類(lèi)型　140
11.1.2　異常等級(jí)　141
11.1.3　同步異常和異步異?！?41
11.2　異常處理與返回　142
11.2.1　異常入口　142
11.2.2　異常返回　142
11.2.3　異常返回地址　143
11.2.4　異常處理路由　143
11.2.5　棧的選擇　145
11.2.6　異常處理的執(zhí)行狀態(tài)　145
11.2.7　異常返回的執(zhí)行狀態(tài)　146
11.3　異常向量表　146
11.3.1　ARMv8異常向量表　146
11.3.2　Linux 5.0內(nèi)核的異常向量表　147
11.3.3　VBAR_ELx　148
11.4　異常現(xiàn)場(chǎng)　149
11.5　同步異常的解析　149
11.5.1　異常類(lèi)型　150
11.5.2　數(shù)據(jù)異?！?51
11.6　案例分析　153
11.6.1　從EL2切換到EL1　153
11.6.2　指令不對(duì)齊的同步異常處理　154
11.7　實(shí)驗(yàn)　156
11.7.1　實(shí)驗(yàn)11-1：切換到EL1　156
11.7.2　實(shí)驗(yàn)11-2：建立異常向量表　157
11.7.3　實(shí)驗(yàn)11-3：尋找樹(shù)莓派4B上觸發(fā)異常的指令　157
11.7.4　實(shí)驗(yàn)11-4：解析數(shù)據(jù)異常的信息　158
第　12章 中斷處理　159
12.1　中斷處理背景知識(shí)　159
12.1.1　中斷引腳　159
12.1.2　中斷控制器　159
12.1.3　中斷處理過(guò)程　160
12.2　樹(shù)莓派4B上的傳統(tǒng)中斷控制器　160
12.3　ARM內(nèi)核上的通用定時(shí)器　163
12.4　中斷現(xiàn)場(chǎng)　165
12.4.1　保存中斷現(xiàn)場(chǎng)　165
12.4.2　恢復(fù)中斷現(xiàn)場(chǎng)　165
12.5　案例分析：在樹(shù)莓派4B上實(shí)現(xiàn) 一個(gè)定時(shí)器　166
12.5.1　中斷現(xiàn)場(chǎng)的保存　166
12.5.2　修改異常向量表　169
12.5.3　通用定時(shí)器初始化　170
12.5.4　IRQ處理　170
12.5.5　打開(kāi)本地中斷　171
12.6　實(shí)驗(yàn)　172
12.6.1　實(shí)驗(yàn)12-1：在樹(shù)莓派4B上 實(shí)現(xiàn)通用定時(shí)器中斷　172
12.6.2　實(shí)驗(yàn)12-2：使用匯編函數(shù)保存和恢復(fù)中斷現(xiàn)場(chǎng)　173
第　13章 GIC-V2　174
13.1　GIC發(fā)展歷史　174
13.2　中斷狀態(tài)、中斷觸發(fā)方式和 硬件中斷號(hào)　175
13.3　GIC-V2　175
13.3.1　GIC-V2概要　175
13.3.2　GIC-V2內(nèi)部結(jié)構(gòu)　176
13.3.3　中斷流程　176
13.3.4　GIC-V2寄存器　178
13.3.5　中斷路由　179
13.4　樹(shù)莓派4B上的GIC-400　180
13.4.1　中斷號(hào)分配　180
13.4.2　訪問(wèn)GIC-400寄存器　181
13.4.3　中斷處理流程　181
13.5　實(shí)驗(yàn)　182
13.5.1　實(shí)驗(yàn)13-1：實(shí)現(xiàn)通用定時(shí)器中斷　182
13.5.2　實(shí)驗(yàn)13-2：實(shí)現(xiàn)樹(shù)莓派4B上的系統(tǒng)定時(shí)器　183
第　14章 內(nèi)存管理　184
14.1　內(nèi)存管理基礎(chǔ)知識(shí)　184
14.1.1　內(nèi)存管理的“遠(yuǎn)古時(shí)代”　184
14.1.2　地址空間的抽象　186
14.1.3　分段機(jī)制　187
14.1.4　分頁(yè)機(jī)制　187
14.2　ARM64內(nèi)存管理　190
14.2.1　頁(yè)表　192
14.2.2　頁(yè)表映射　192
14.2.3　頁(yè)面粒度　194
14.2.4　兩套頁(yè)表　195
14.2.5　頁(yè)表項(xiàng)描述符　196
14.2.6　頁(yè)表屬性　198
14.2.7　連續(xù)塊表項(xiàng)　201
14.3　硬件管理訪問(wèn)位和臟位　201
14.3.1　訪問(wèn)位的硬件管理機(jī)制　201
14.3.2　臟位的硬件管理機(jī)制　201
14.4　與地址轉(zhuǎn)換相關(guān)的控制寄存器　202
14.4.1　TCR　202
14.4.2　SCTLR　204
14.4.3　TTBR　204
14.5　內(nèi)存屬性　204
14.5.1　普通類(lèi)型內(nèi)存　204
14.5.2　設(shè)備類(lèi)型內(nèi)存　204
14.6　案例分析：在BenOS里實(shí)現(xiàn)恒等映射　207
14.6.1　頁(yè)表定義　208
14.6.2　頁(yè)表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　211
14.6.3　創(chuàng)建頁(yè)表　211
14.6.4　打開(kāi)MMU　217
14.6.5　測(cè)試MMU　218
14.7　實(shí)驗(yàn)　220
14.7.1　實(shí)驗(yàn)14-1：建立恒等映射　220
14.7.2　實(shí)驗(yàn)14-2：為什么MMU 無(wú)法運(yùn)行　220
14.7.3　實(shí)驗(yàn)14-3：實(shí)現(xiàn)一個(gè) MMU頁(yè)表的轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能　220
14.7.4　實(shí)驗(yàn)14-4：修改頁(yè)面屬性導(dǎo)致的系統(tǒng)死機(jī)　221
14.7.5　實(shí)驗(yàn)14-5：使用匯編語(yǔ)言來(lái)建立恒等映射和打開(kāi)MMU　222
14.7.6　實(shí)驗(yàn)14-6：驗(yàn)證LDXR和 STXR指令　222
14.7.7　實(shí)驗(yàn)14-7：AT指令　223
第　15章 高速緩存基礎(chǔ)知識(shí)　224
15.1　為什么需要高速緩存　224
15.2　高速緩存的訪問(wèn)延時(shí)　225
15.3　高速緩存的工作原理　227
15.4　高速緩存的映射方式　229
15.4.1　直接映射　229
15.4.2　全相連映射　230
15.4.3　組相連映射　230
15.4.4　組相連的高速緩存的例子　231
15.5　虛擬高速緩存與物理高速緩存　232
15.5.1　物理高速緩存　232
15.5.2　虛擬高速緩存　232
15.5.3　VIPT和PIPT　232
15.6　重名和同名問(wèn)題　233
15.6.1　重名問(wèn)題　233
15.6.2　同名問(wèn)題　234
15.6.3　VIPT產(chǎn)生的重名問(wèn)題　235
15.7　高速緩存策略　236
15.8　高速緩存的共享屬性　238
15.8.1　共享屬性　238
15.8.2　PoU和PoC的區(qū)別　239
15.9　高速緩存的維護(hù)指令　241
15.10　高速緩存枚舉　242
15.11　實(shí)驗(yàn)　245
15.11.1　實(shí)驗(yàn)15-1：枚舉高速緩存　245
15.11.2　實(shí)驗(yàn)15-2：清理高速緩存　245
第　16章 緩存一致性　246
16.1　為什么需要緩存一致性　246
16.2　緩存一致性的分類(lèi)　247
16.2.1　ARM處理器緩存一致性發(fā)展歷程　247
16.2.2　緩存一致性分類(lèi)　248
16.2.3　系統(tǒng)緩存一致性問(wèn)題　249
16.3　緩存一致性的解決方案　250
16.3.1　關(guān)閉高速緩存　250
16.3.2　軟件維護(hù)緩存一致性　250
16.3.3　硬件維護(hù)緩存一致性　250
16.4　MESI協(xié)議　251
16.4.1　MESI協(xié)議簡(jiǎn)介　252
16.4.2　本地讀寫(xiě)與總線操作　252
16.4.3　MESI狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖　253
16.4.4　初始狀態(tài)為I　253
16.4.5　初始狀態(tài)為M　256
16.4.6　初始狀態(tài)為S　257
16.4.7　初始狀態(tài)為E　258
16.4.8　總結(jié)與案例分析　258
16.4.9　MOESI協(xié)議　260
16.5　高速緩存?zhèn)喂蚕怼?61
16.6　CCI和CCN緩存一致性控制器　262
16.6.1　CCI緩存一致性控制器　262
16.6.2　CCN緩存一致性控制器　263
16.7　案例分析16-1：偽共享的避免　264
16.8　案例分析16-2：DMA和 高速緩存的一致性　265
16.8.1　從內(nèi)存到設(shè)備的 FIFO緩沖區(qū)　266
16.8.2　從設(shè)備的FIFO緩沖區(qū)到 內(nèi)存　266
16.9　案例分析16-3：自修改代碼的 一致性　267
16.10　實(shí)驗(yàn)　268
16.10.1　實(shí)驗(yàn)16-1：高速緩存?zhèn)喂蚕怼?68
16.10.2　實(shí)驗(yàn)16-2：使用Perf C2C 發(fā)現(xiàn)高速緩存?zhèn)喂蚕怼?68
第　17章 TLB管理　269
17.1　TLB基礎(chǔ)知識(shí)　270
17.2　TLB重名與同名問(wèn)題　273
17.2.1　重名問(wèn)題　273
17.2.2　同名問(wèn)題　274
17.3　ASID　274
17.4　TLB管理指令　276
17.4.1　TLB維護(hù)指令介紹　277
17.4.2　TLB廣播　278
17.4.3　TLB維護(hù)指令的執(zhí)行次序　278
17.5　TLB案例分析　278
17.5.1　TLB在Linux內(nèi)核中的應(yīng)用　278
17.5.2　ASID在Linux內(nèi)核中的應(yīng)用　281
17.5.3　Linux內(nèi)核中的TLB 維護(hù)操作　282
17.5.4　BBM機(jī)制　284
第　18章 內(nèi)存屏障指令　287
18.1　內(nèi)存屏障指令產(chǎn)生的原因　287
18.1.1　順序一致性?xún)?nèi)存模型　288
18.1.2　處理器一致性?xún)?nèi)存模型　289
18.1.3　弱一致性?xún)?nèi)存模型　289
18.1.4　ARM64處理器的內(nèi)存模型　290
18.2　ARM64中的內(nèi)存屏障指令　290
18.2.1　使用內(nèi)存屏障指令的場(chǎng)景　290
18.2.2　ARM64里的內(nèi)存屏障指令　291
18.2.3　DMB指令　291
18.2.4　DSB指令　293
18.2.5　DMB和DSB指令的參數(shù)　294
18.2.6　單方向內(nèi)存屏障原語(yǔ)　294
18.2.7　ISB指令　297
18.2.8　高速緩存維護(hù)指令與內(nèi)存屏障指令　299
18.3　案例分析　300
18.3.1　消息傳遞問(wèn)題　301
18.3.2　單方向內(nèi)存屏障與自旋鎖　302
18.3.3　郵箱傳遞消息　304
18.3.4　與數(shù)據(jù)高速緩存相關(guān)的案例　305
18.3.5　與指令高速緩存相關(guān)的案例　307
18.3.6　與TLB相關(guān)的案例　309
18.3.7　DMA案例　310
18.3.8　Linux內(nèi)核中使指令高速緩存失效　310
第　19章 合理使用內(nèi)存屏障指令　312
19.1　存儲(chǔ)緩沖區(qū)與寫(xiě)內(nèi)存屏障指令　313
19.2　無(wú)效隊(duì)列與讀內(nèi)存屏障指令　318
19.3　內(nèi)存屏障指令總結(jié)　321
19.4　ARM64的內(nèi)存屏障指令的區(qū)別　322
19.5　案例分析：Linux內(nèi)核中的內(nèi)存屏障指令　323
19.5.1　第 一次使用內(nèi)存屏障指令　324
19.5.2　第二次使用內(nèi)存屏障指令　326
19.5.3　第三次使用內(nèi)存屏障指令　329
19.5.4　第四次使用內(nèi)存屏障指令　330
19.5.5　總結(jié)：內(nèi)存屏障指令的使用　331
第　20章 原子操作　332
20.1　原子操作介紹　332
20.2　獨(dú)占內(nèi)存訪問(wèn)指令　333
20.3　獨(dú)占內(nèi)存訪問(wèn)工作原理　334
20.3.1　獨(dú)占監(jiān)視器　334
20.3.2　獨(dú)占監(jiān)視器與緩存一致性　336
20.3.3　獨(dú)占監(jiān)視器的粒度　338
20.4　原子內(nèi)存訪問(wèn)操作指令　338
20.5　比較并交換指令　341
20.6　WFE指令在自旋鎖中的應(yīng)用　342
第　21章 操作系統(tǒng)相關(guān)話題　344
21.1　C語(yǔ)言常見(jiàn)陷阱　344
21.1.1　數(shù)據(jù)模型　344
21.1.2　數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換與整型提升　346
21.1.3　移位操作　348
21.2　函數(shù)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)　349
21.3　棧布局　351
21.4　創(chuàng)建進(jìn)程　352
21.4.1　進(jìn)程控制塊　352
21.4.2　0號(hào)進(jìn)程　353
21.4.3　do_fork函數(shù)的實(shí)現(xiàn)　354
21.4.4　進(jìn)程上下文切換　355
21.4.5　新進(jìn)程的第 一次執(zhí)行　357
21.5　簡(jiǎn)易進(jìn)程調(diào)度器　357
21.5.1　擴(kuò)展進(jìn)程控制塊　358
21.5.2　就緒隊(duì)列run_queue　358
21.5.3　調(diào)度隊(duì)列類(lèi)　358
21.5.4　簡(jiǎn)易調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)　360
21.5.5　自愿調(diào)度　360
21.5.6　搶占調(diào)度　362
21.5.7　測(cè)試用例　363
21.6　系統(tǒng)調(diào)用　364
21.6.1　系統(tǒng)調(diào)用介紹　364
21.6.2　用戶態(tài)調(diào)用SVC指令　364
21.6.3　內(nèi)核態(tài)對(duì)系統(tǒng)調(diào)用的處理　365
21.6.4　系統(tǒng)調(diào)用表　366
21.7　系統(tǒng)啟動(dòng)　367
21.8　實(shí)驗(yàn)　368
21.8.1　實(shí)驗(yàn)21-1：觀察棧布局　368
21.8.2　實(shí)驗(yàn)21-2：進(jìn)程創(chuàng)建　369
21.8.3　實(shí)驗(yàn)21-3：進(jìn)程調(diào)度　369
21.8.4　實(shí)驗(yàn)21-4：新增一個(gè) malloc()系統(tǒng)調(diào)用　369
21.8.5　實(shí)驗(yàn)21-5：新增一個(gè)clone() 系統(tǒng)調(diào)用　370
第　22章 浮點(diǎn)運(yùn)算與NEON指令　371
22.1　數(shù)據(jù)模型　371
22.2　浮點(diǎn)運(yùn)算　373
22.2.1　浮點(diǎn)數(shù)　373
22.2.2　浮點(diǎn)控制寄存器與浮點(diǎn)狀態(tài)寄存器　375
22.2.3　浮點(diǎn)數(shù)的條件操作碼　377
22.2.4　常用浮點(diǎn)運(yùn)算指令　377
22.3　NEON指令集　378
22.3.1　SISD和SIMD　378
22.3.2　矢量運(yùn)算與標(biāo)量運(yùn)算　379
22.3.3　加載與存儲(chǔ)指令LD1與 ST1　380
22.3.4　加載與存儲(chǔ)指令LD2和 ST2　382
22.3.5　加載與存儲(chǔ)指令LD3和 ST3　383
22.3.6　加載與存儲(chǔ)指令LD4和 ST4　385
22.3.7　加載指令的特殊用法　385
22.3.8　搬移指令　386
22.3.9　反轉(zhuǎn)指令　388
22.3.10　提取指令　389
22.3.11　交錯(cuò)變換指令　390
22.3.12　查表指令　391
22.3.13　乘加指令　391
22.3.14　矢量算術(shù)指令　393
22.4　案例分析22-1：RGB24轉(zhuǎn)BGR24 …..393
22.4.1　使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)RGB24轉(zhuǎn) BGR24　394
22.4.2　手工編寫(xiě)NEON匯編函數(shù)　394
22.4.3　使用NEON內(nèi)建函數(shù)　395
22.4.4　測(cè)試　395
22.5　案例分析22-2：4×4矩陣乘法運(yùn)算　397
22.5.1　使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)4×4矩陣乘法運(yùn)算　397
22.5.2　手工編寫(xiě)NEON匯編函數(shù)　398
22.5.3　使用NEON內(nèi)建函數(shù)　401
22.5.4　測(cè)試　403
22.6　自動(dòng)矢量?jī)?yōu)化　404
22.7　實(shí)驗(yàn)　406
22.7.1　實(shí)驗(yàn)22-1：浮點(diǎn)運(yùn)算　406
22.7.2　實(shí)驗(yàn)22-2：RGB24轉(zhuǎn)BGR32……　407
22.7.3　實(shí)驗(yàn)22-3：8×8矩陣乘法 運(yùn)算…..　407
第　23章 可伸縮矢量計(jì)算與優(yōu)化　408
23.1　SVE指令介紹　408
23.1.1　SVE寄存器組　408
23.1.2　SVE指令語(yǔ)法　410
23.2　搭建SVE運(yùn)行和調(diào)試環(huán)境　410
23.3　SVE特有的編程模式　412
23.3.1　斷言指令　412
23.3.2　聚合加載和離散存儲(chǔ)　414
23.3.3　基于斷言的循環(huán)控制　415
23.3.4　基于軟件推測(cè)的向量分區(qū)　421
23.4　SVE與SVE2指令集　422
23.5　案例分析23-1：使用SVE指令優(yōu)化strcmp()函數(shù)　422
23.5.1　使用純匯編方式　423
23.5.2　測(cè)試　425
23.6　案例分析23-2：RGB24轉(zhuǎn)BGR24 ….425
23.6.1　使用純匯編方式　426
23.6.2　使用內(nèi)嵌匯編方式　426
23.6.3　測(cè)試　427
23.7　案例分析23-3：4×4矩陣乘法運(yùn)算　428
23.7.1　使用內(nèi)嵌匯編方式　428
23.7.2　測(cè)試　430
23.8　實(shí)驗(yàn)　431
23.8.1　實(shí)驗(yàn)23-1：RGB24轉(zhuǎn)BGR32　431
23.8.2　實(shí)驗(yàn)23-2：8×8矩陣乘法運(yùn)算　432
23.8.3　實(shí)驗(yàn)23-3：使用SVE指令優(yōu)化strcpy()函數(shù)　432