Question

众所周知，对于X86架构：按下电源按钮后，机器开始执行0xFFFFFFF0处的代码，然后它开始在BIOS中执行代码以进行硬件初始化。 BIOS执行后，它使用bootloader将操作系统映像加载到内存中。最后，操作系统代码开始运行。对于ARM体系结构，使用后的启动过程按电源按钮是什么？谢谢！

Answer 1

目前，ARM架构中有两种异常模型（重置被视为一种例外）：

经典型号，用于预Cortex芯片和当前的Cortex-A / R芯片。其中，0处的内存包含几个异常处理程序：

 Offset  Handler
 ===============
 00      Reset 
 04      Undefined Instruction
 08      Supervisor Call (SVC)
 0C      Prefetch Abort
 10      Data Abort
 14      (Reserved)
 18      Interrupt (IRQ)
 1C      Fast Interrupt (FIQ)

当异常发生时，处理器只是从特定的偏移开始执行，因此通常这个表在代码中包含对完整处理程序的单指令分支。典型的经典矢量表如下所示：

00000000   LDR   PC, =Reset
00000004   LDR   PC, =Undef
00000008   LDR   PC, =SVC
0000000C   LDR   PC, =PrefAbort
00000010   LDR   PC, =DataAbort
00000014   NOP
00000018   LDR   PC, =IRQ
0000001C   LDR   PC, =FIQ

在运行时，向量表可以重定位到0xFFFF0000，这通常被实现为紧密耦合的内存范围，以实现最快的异常处理。但是，上电复位通常从0x00000000开始（但有些芯片可以通过处理器引脚设置为0xFFFF0000）。

新的微控制器模型用于Cortex-M系列芯片。在那里，0处的向量表实际上是向量（指针）的表，而不是指令。第一个条目包含SP寄存器的启动值，第二个条目包含复位向量。这允许直接在C中写入重置处理程序，因为处理器设置堆栈。同样，该表可以在运行时重新定位。 Cortex-M的典型向量表如下所示：

__Vectors       DCD     __initial_sp              ; Top of Stack
                DCD     Reset_Handler             ; Reset Handler
                DCD     NMI_Handler               ; NMI Handler
                DCD     HardFault_Handler         ; Hard Fault Handler
                DCD     MemManage_Handler         ; MPU Fault Handler
                DCD     BusFault_Handler          ; Bus Fault Handler
                DCD     UsageFault_Handler        ; Usage Fault Handler
                [...more vectors...]

请注意，在现代复杂芯片（如OMAP3或Apple A4）中，执行的第一段代码通常不是用户代码，而是片上Boot ROM。它可以检查各种条件以确定从何处加载用户代码以及是否加载它（例如，它可能需要有效的数字签名）。在这种情况下，用户代码可能必须符合不同的启动约定。

Answer 2

电源接通后cpu将开始执行异常模式第一个复位，因为复位必须作为监控模式运行，因为CPU在执行时无法知道寄存器的状态，因此无法进入监控器模式。要实现这个小代码需要编写（见末尾）。在此之后，可以通过将地址加载到PC来处理其他异常。

.globl _start
 _start: b       reset
    ldr     pc, _undefined_instruction
    ldr     pc, _software_interrupt
    ldr     pc, _prefetch_abort
    ldr     pc, _data_abort
    ldr     pc, _not_used
    ldr     pc, _irq
    ldr     pc, _fiq

reset:
    mrs     r0,cpsr                 /* set the cpu to SVC32 mode        */
    bic     r0,r0,#0x1f             /* (superviser mode, M=10011)       */
    orr     r0,r0,#0x13
    msr     cpsr,r0

Answer 3

...最后，操作系统代码开始运行。对于ARM体系结构，使用后的启动过程是什么？按电源按钮？

这个答案主要是在上下文或现代Cortex-A CPU中;有各种各样的ARM平台。但是，对于像PC这样的ARM（平板电脑，手机等）......

ARM CPU将从0x0或0xffff0000获取指令（对于Cortex-M，它是数据而不是指令）。典型的ARM SOC有一些使用这种机制的启动ROM。对于最终用户，您需要查阅手册以确定如何运行代码。即，许多使用该向量的ARM SOC内置了 BIOS ，但您需要使用不同的东西来运行代码。

通常，ARM SOC将支持多个引导设备。该设备由某些FUSE（由制造工具设置）或采样引脚确定。引脚将在正在运行的系统中作为CPU输出，但已上拉/下拉以配置引导设备。每个启动设备都有特殊的细节; ROM很简单，但NAND闪存，SPI闪存，MMC等需要一些配置细节。这些通常也由片上FUSE和/或采样引脚提供。可以读取设备的一小部分以进一步配置设备。

对于深度嵌入式ARM芯片，它只能从板载闪存启动，这个过程要简单得多;但我相信你提到更先进的ARM CPU的问题。更高级的ARM系统具有引导加载程序。这是因为ROM加载器将加载的代码量通常是有限的和/或受限制的。设置SDRAM通常也很复杂，并且引导加载程序可以构造为从配置SDRAM的内部静态RAM运行。

请参阅：Why we need a bootloader

运行操作系统有其特有的问题。对于ARM Linux，它是ATAGS，现在是devicetree。人们可以编写自己的引导加载程序代码，或者使用u-boot中最常见的许多开源项目之一。 U-boots支持vxWorks，Linux，NetBSD，Plan9，OSE，QNX，Integrity和OpenRTOS以及二进制映像。

许多原始ARM Linux设备支持Linux的直接启动而没有启动加载程序。但是，除了一些非常老的ARM SOC /核心之外，Linux在主线上不支持这一点。

ARM的启动过程是什么？

3 个答案: