कोर्टेक्स-एम के बारे में एक छोटी पहेली

हमारे पास एक छोटा लेकिन अत्यंत शिक्षाप्रद सामरिक पाठ संचालित करने का अवसर था

दूसरे दिन, कॉर्टेक्स-एम 1 कोर के साथ एक माइक्रोकंट्रोलर के लिए फ्रीआरटीओएस को पोर्ट करने की प्रक्रिया में, जिसके बारे में मैंने पहले ही लिखा था, एक छोटा सा सवाल उठता है कि, अप्रत्याशित रूप से, Google के सर्वशक्तिमान का उपयोग करके इसका जवाब खोजने के सभी प्रयासों का जमकर विरोध किया। इसके अलावा, खोज प्रक्रिया में यह पता चला कि यह प्रश्न मेरे लिए अकेले हित का नहीं था, लेकिन, इसलिए, प्रश्नकर्ता की अंतर्निहित (या अधिग्रहित) मूर्खता का परिणाम नहीं हो सकता है, या चरम मामलों में, यह दर्शाता है कि यह दुर्लभ नहीं है। उत्तरों की खोज करने की सामान्य विधि को लागू करने की असंभवता से हैरान, मैंने एक और अधिक आकर्षक और थोड़ा भूल का सहारा लेने का फैसला किया - अपने दम पर जवाब सोचने और खोजने के लिए। दुर्भाग्य से, यह या तो काम नहीं कर रहा था, और न ही अन्य स्मार्ट लोगों के साथ परामर्श करने का प्रयास मेरी मदद करता था (आप खुद की प्रशंसा नहीं करते थे - आप थूक की तरह पूरे दिन चलते हैं)। चूँकि होबे पर इस तरह के बहुत सारे होने चाहिए, हम इस प्रक्रिया में और भी अधिक विशेषज्ञों को शामिल करके समाधान का एक व्यापक तरीका आजमाएंगे। इसलिए, एक विजयी पद के बजाय, मैं एक वादी पोस्ट लिख रहा हूं - मदद, अच्छे लोग, जो कर सकते हैं। तो, हम समस्या के सार को पास करते हैं।



कार्य स्विचिंग की प्रक्रिया में, इसे बचाने और बाद में प्रक्रिया के संदर्भ को पुनर्स्थापित करने के लिए आवश्यक हो जाता है। जाहिर है, यह प्रक्रिया हार्डवेयर-निर्भर है, और पोर्टिंग की प्रक्रिया में, इस पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए। चूंकि M0 के समाधान को आधार के रूप में लिया गया था, वास्तुकला M1, जो ऊपर का सबसेट है, सब कुछ समस्याओं के बिना गिर गया। फिर भी, मैंने थोड़ा विस्तार पाने के लिए इस साइट के कोड देखने का फैसला किया। और यहाँ कुछ अप्रत्याशितता ने मेरा इंतजार किया, अर्थात्: कोड मुझे जटिल लग रहा था, क्योंकि अपेक्षित पुश कमांडों के बजाय निम्नलिखित चित्र था:

xPortPendSVHandler: ;     -   mrs r0, psp ldr r3, =pxCurrentTCB /* Get the location of the current TCB. */ ldr r2, [r3] subs r0, r0, #32 /* Make space for the remaining low registers. */ str r0, [r2] /* Save the new top of stack. */ stmia r0!, {r4-r7} /* Store the low registers that are not saved automatically. */ mov r4, r8 /* Store the high registers. */ mov r5, r9 mov r6, r10 mov r7, r11 stmia r0!, {r4-r7} ;   ,    push {r3, r14} cpsid i bl vTaskSwitchContext cpsie i pop {r2, r3} /* lr goes in r3. r2 now holds tcb pointer. */ ;      ldr r1, [r2] ldr r0, [r1] /* The first item in pxCurrentTCB is the task top of stack. */ adds r0, r0, #16 /* Move to the high registers. */ ldmia r0!, {r4-r7} /* Pop the high registers. */ mov r8, r4 mov r9, r5 mov r10, r6 mov r11, r7 msr psp, r0 /* Remember the new top of stack for the task. */ subs r0, r0, #32 /* Go back for the low registers that are not automatically restored. */ ldmia r0!, {r4-r7} /* Pop low registers. */ bx r3 vPortSVCHandler; ... vPortStartFirstTask ...
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

वैसे, इस अवसर को लेते हुए, स्वयं प्रश्न पूछने से पहले भी, मैं इस कोड के लेखकों को शाप देना चाहूंगा। कृपया ध्यान दें कि तीन लेबल एक अलग प्रारूप में लिखे गए हैं - अंत में एक बृहदान्त्र के साथ, अंत में एक बृहदान्त्र के बिना (जिसे भाषा विवरण द्वारा अनुमति दी गई है) और एक बृहदान्त्र के बिना, लेकिन एक अर्धविराम के साथ जो लापता टिप्पणी को खोलता है। यह देखते हुए कि बाद के मामले में, लेबल को प्रीप्रोसेसर निर्देश द्वारा पुनर्परिभाषित किया गया था, मुझे यह समझने की कोशिश करने में कुछ समय लगा कि यह क्यों किया गया था। जवाब "क्योंकि" बहुत जल्दी मिल गया और खुशी नहीं लाया। अगला, कोड की पहली और चौथी पंक्ति में, मूल्य की गणना की जाती है, जो पांचवीं पंक्ति में दूसरी और तीसरी पंक्ति में गणना किए गए पते पर भेजी जाती है। खैर, पते की गणना करके मूल्य की गणना क्यों तोड़ें? एक तरफ, यह संतुष्टिदायक है कि शैली की उपेक्षा में एक अंतरराष्ट्रीय चरित्र है, और हमारी राष्ट्रीय विशेषता नहीं है, दूसरी ओर, आशावाद नहीं जोड़ता है। मुझे क्लासिक याद है "साधारण मूर्खता द्वारा जो समझाया जा सकता है उसमें द्वेष मत देखो।" लेकिन यह है, सूरज की चमक और घास की हरियाली पर एक विषयांतर। चलिए कार्य पर ही लौटते हैं।

जैसा कि आप देख सकते हैं, प्रक्रिया के संदर्भ का हिस्सा सहेजना, अर्थात्, r4-r11 पंजीकृत करता है, 7 से 12 के माध्यम से लाइनों में होता है, और इंडेक्स मल्टीपल ट्रांसफर का उपयोग करके (शेष संदर्भ, r0-r3 और r12-r15 को पंजीकृत करता है, अपवाद प्रक्रिया के दौरान सहेजे गए थे यह PUSH कमांड का उपयोग क्यों नहीं किया जाता है, लेकिन रजिस्टर-से-रजिस्टर ट्रांसफर (लंबे ट्रांसफर कमांड r7 रजिस्टर से आगे नहीं काम करता है) के साथ लंबी ट्रांसफर कमांड है। खैर, सबसे पहले, दुर्भाग्य से, एम आर्किटेक्चर में PUSH कमांड भी करीब काम करता है, इसलिए ट्रांसफर। परहेज नहीं है लेकिन सभी लोग समान हैं यह बहुत आसान होता लिए समझने के लिए क्या हो रहा है। यह जहां कुत्ते और अनिश्चितता से है।

तथ्य यह है कि एम वास्तुकला में दो ऑपरेटिंग मोड हैं - threa_d_ मोड (चलो इसे कस्टम कहते हैं) और हैंडलर (चलो इसे सिस्टम कहते हैं)। इस तरह के नाम भावना के साथ काफी सुसंगत हैं, क्योंकि हैंडलर मोड को बाधित को संभालने के लिए चालू किया जाता है, जो कि सिस्टम स्तर पर अजीब है। विशेषाधिकार प्राप्त और अप्रभावित मोड भी हैं, लेकिन एम 1 में वे अभी भी नहीं हैं (वे अप्रभेद्य हैं)। इसके अलावा, आर्किटेक्चर एम में, दो स्टैक पॉइंटर्स हैं, MAIN (चलो इसे सिस्टम कहते हैं) और प्रोसेस (चलो इसे उपयोगकर्ता-परिभाषित कहते हैं)। यह नामकरण भी काफी न्यायसंगत है, क्योंकि रीसेट के बाद, MAIN पॉइंटर का उपयोग किया जाता है, और यह स्पष्ट रूप से सिस्टम स्तर है। इस मामले में, दोनों बिंदुओं में क्रमशः विशेष रजिस्टरों, एमएसपी और पीएसपी के स्थान में अद्वितीय नाम हैं, जिसका उपयोग कोड की पहली पंक्ति में किया जाता है। अनन्य नामों के अलावा, स्टैक पॉइंटर तक पहुंचने के लिए स्टैक पॉइंटर का एक (अचानक) रजिस्टर भी है, जो हमें एक विशेष रजिस्टर में बिट के नियंत्रण में उपरोक्त दो में से एक दिखाता है (विवरण के लिए, एआरएम प्रलेखन देखें)। जबकि सब कुछ तार्किक लगता है, हम आगे देखते हैं।

उपयोगकर्ता मोड एमके में इस बिट को स्विच करना संभव है और, तदनुसार, दोनों स्टैक पॉइंटर्स तक पहुंच। खैर, व्यक्तिगत रूप से, मैं इस शासन से बचने के लिए ऐसा कोई अधिकार नहीं दूंगा, लेकिन हमने एआरएम के साथ बहस करने के लिए मुझे छोड़ दिया। लेकिन सिस्टम मोड में, MK के पास केवल स्टैक के सिस्टम पॉइंटर तक पहुंच है और इस बिट के मान को स्विच नहीं कर सकता है। इसलिए, यह सीधे उपयोगकर्ता के स्टैक एक्सेस कमांड के माध्यम से नहीं लिख सकता है। इस मामले में, ज़ाहिर है, रजिस्टर इंडेक्सिंग के माध्यम से संबंधित मेमोरी क्षेत्र तक पहुंचने की संभावना बनी हुई है, जो सबरूटीन में किया जाता है, लेकिन मेरा एक सवाल था "यह क्यों किया गया है?"। उपयोगकर्ता मोड को पॉइंटर्स स्विच करने की अनुमति क्यों दी गई है और, संभवतः, पैर से ही शूट करें? सिस्टम स्टैक का पतन, और सिस्टम मोड, जिसे विशेष रूप से प्रशिक्षित लोगों द्वारा अधिक सावधानी से डिज़ाइन किया जाना चाहिए, इस अवसर से इनकार किया जाता है? यदि इस तरह की अनुमति दोनों मोडों को दी जाएगी, तो कोई सवाल नहीं होगा - डेवलपर्स ने सुरक्षा करने के लिए आवश्यक नहीं माना, यह उनका अधिकार है। सिस्टम मोड के लिए BUT, यह सुविधा जानबूझकर प्रतिबंधित है, जिसका अर्थ है कि इस प्रतिबंध के लिए ज़िम्मेदार उपकरण का एक हिस्सा है। बेशक, यह हिस्सा बहुत जटिल नहीं है और मैं खुद कुछ सरल विकल्पों की पेशकश कर सकता हूं, लेकिन यह खुद से प्रकट नहीं हो सकता। तो, ऐसा करने के कारण हैं, केवल मैं उन्हें नहीं समझता। मैंने अपने सिर में नेस्टेड इंटरप्ट से संबंधित विकल्पों को घुमाया, मुझे कुछ भी नहीं आया। दुर्भाग्य से, मुझे ARM वेबसाइट पर कोई उत्तर नहीं मिला, वे एमके कार्यों के इस भाग के बारे में कैसे लिखते हैं, और यह क्यों नहीं कहा गया है (शायद यह पवित्र ज्ञान है और, इसे प्राप्त करने के बाद, आप सीख सकते हैं कि एआरएम से बदतर आर्किटेक्चर कैसे बनाएं)। इस गुप्त आशा के साथ कि यह ठीक है कि कैसे मैंने इस प्रश्न को हाबरा समुदाय की अदालत में रखा, मुझे आपके उत्तर विकल्पों की प्रतीक्षा है।