Operating System development tutorials in Rust on the Raspberry Pi をする #2
はじめに
前回の続きから．
02_runtime_init
_startで主記憶の初期化を行う- 初期化後に
_start_rust（src/_arch/aarch64/cpu/boot.rs）にエントリし，kernel_init（src/main.rs）を実行する
セクションの構成
-
DRAM の先頭アドレスは 0x80000
-
以下，リンカスクリプトで指定されているセクション
-
.boot_core_stack：boot 用のスタック？
-
.text：機械語命令列
-
.rodata：read-only データ．8バイトアラインされている．
-
.data：読み書き可能なデータ領域．初期化されない．
-
.bss：読み書き可能なデータ領域．初期化される．16バイトアラインされている．
-
.got：何に使うのか分からない
boot.rs
MPIDR_EL1：PE (Processor Element)を識別するためのレジスタCONST_CORE_ID_MASKはsrc/_arch/aarch64/cpu/boot.rsで定義されている定数か- 0b11 なので 3番目の PE が boot core として初期化処理を行う
- 他の PE は
L_parking_loopで無限ループ（=何もさせない）
- x0, x1 レジスタにそれぞれ
__bss_start,__bss_end_exclusiveをセット - .bss をゼロ埋め
- アセンブリ命令：
stp xzr, xzr, [x0], #16- stp: レジスタペアの内容を主記憶に書き込み
- xzr: ゼロレジスタ
- [x0]: 書き込み先のポインタ
- #16: 書き込み先アドレスへのオフセット
- stp 命令による書き込み後，x0 += 16 される
- アセンブリ命令：
.L_prepare_rust以降- スタックポインタを機械語命令列の先頭へセット
_start_rustへ分岐
実行結果
$ make
Compiling kernel ELF - rpi3
Compiling tock-registers v0.8.1
Compiling mingo v0.2.0 (/home/kenta/Git/Kenta11/rust-raspberrypi-OS-tutorials/02_runtime_init)
Compiling aarch64-cpu v9.0.0
Finished release [optimized] target(s) in 5.86s
Generating stripped binary
Name kernel8.img
Size 1 KiB
$ sudo make qemu
Launching QEMU
----------------
IN:
0x00000300: d2801b05 mov x5, #0xd8
0x00000304: d53800a6 mrs x6, mpidr_el1
0x00000308: 924004c6 and x6, x6, #3
0x0000030c: d503205f wfe
0x00000310: f86678a4 ldr x4, [x5, x6, lsl #3]
0x00000314: b4ffffc4 cbz x4, #0x30c
----------------
IN:
0x00000300: d2801b05 mov x5, #0xd8
0x00000304: d53800a6 mrs x6, mpidr_el1
0x00000308: 924004c6 and x6, x6, #3
0x0000030c: d503205f wfe
0x00000310: f86678a4 ldr x4, [x5, x6, lsl #3]
0x00000314: b4ffffc4 cbz x4, #0x30c
----------------
IN:
0x00000000: 580000c0 ldr x0, #0x18
0x00000004: aa1f03e1 mov x1, xzr
0x00000008: aa1f03e2 mov x2, xzr
0x0000000c: aa1f03e3 mov x3, xzr
0x00000010: 58000084 ldr x4, #0x20
0x00000014: d61f0080 br x4
----------------
IN:
0x00000300: d2801b05 mov x5, #0xd8
0x00000304: d53800a6 mrs x6, mpidr_el1
0x00000308: 924004c6 and x6, x6, #3
0x0000030c: d503205f wfe
0x00000310: f86678a4 ldr x4, [x5, x6, lsl #3]
0x00000314: b4ffffc4 cbz x4, #0x30c
----------------
IN:
0x0000030c: d503205f wfe
0x00000310: f86678a4 ldr x4, [x5, x6, lsl #3]
0x00000314: b4ffffc4 cbz x4, #0x30c
----------------
IN:
0x0000030c: d503205f wfe
0x00000310: f86678a4 ldr x4, [x5, x6, lsl #3]
0x00000314: b4ffffc4 cbz x4, #0x30c
----------------
IN:
0x00080000: d53800a0 mrs x0, mpidr_el1
0x00080004: 92400400 and x0, x0, #3
0x00080008: 58000241 ldr x1, #0x80050
0x0008000c: eb01001f cmp x0, x1
0x00080010: 540001a1 b.ne #0x80044
----------------
IN:
0x0000030c: d503205f wfe
0x00000310: f86678a4 ldr x4, [x5, x6, lsl #3]
0x00000314: b4ffffc4 cbz x4, #0x30c
----------------
IN:
0x00080014: d503201f nop
0x00080018: 10000440 adr x0, #0x800a0
0x0008001c: d503201f nop
0x00080020: 10000401 adr x1, #0x800a0
0x00080024: eb01001f cmp x0, x1
0x00080028: 54000060 b.eq #0x80034
----------------
IN:
0x00080034: d503201f nop
0x00080038: 10fffe40 adr x0, #0x80000
0x0008003c: 9100001f mov sp, x0
0x00080040: 14000008 b #0x80060
----------------
IN:
0x00080060: 94000004 bl #0x80070
----------------
IN:
0x00080070: 94000004 bl #0x80080
----------------
IN:
0x00080080: 97fffffe bl #0x80078
----------------
IN:
0x00080078: 94000006 bl #0x80090
----------------
IN:
0x00080090: d503205f wfe
0x00080094: 17ffffff b #0x80090
感想
- Rust コードを実行できるようになったので，いよいよ Rust で書いた OS の機能で遊べそうだ
- stp が一命令で色々できることにビックリした
- MIPS や RISC-V の方が慣れているので，ARM が CISC プロセッサのように思えてしまう