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�！�49

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　異常類型　140

11.1.2　異常等級(jí)　141

11.1.3　同步異常和異步異�！�141

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�，F(xiàn)場(chǎng)　149

11.5　同步異常的解析　149

11.5.1　異常類型　150

11.5.2　數(shù)據(jù)異�！�151

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　普通類型內(nèi)存　204

14.5.2　設(shè)備類型內(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　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　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　順序一致性內(nèi)存模型　288

18.1.2　處理器一致性內(nèi)存模型　289

18.1.3　弱一致性內(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　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22-2：44矩陣乘法運(yùn)算　397

22.5.1　使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)44矩陣乘法運(yùn)算　397

22.5.2　手工編寫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)22-3：88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23-3：44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)23-2：88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