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第1章 什么是嵌入式Linux1

1.1 嵌入式Linux概述1

1.2 什么是Linux BSP2

1.3 Linux系统的相关标准3

1.3.1 GPL与LGPL3

1.3.2 有关Linux系统的规范4

1.4 Linux系统的主要发布版本5

1.5 Linux系统的组成6

1.6 什么是Linux PowerPC8

第2章 PowerPC处理器的指令集与寄存器10

2.1 PowerPC处理器概述10

2.2 E500内核的寄存器13

2.2.1 URL寄存器组15

2.2.2 SLR寄存器组17

2.3 E500内核的常用指令集20

2.3.1 I-Form类指令20

2.3.2 B-Form类指令20

2.3.3 SC-Form,D-Form与DS-Form类指令22

2.3.4 X-Form类指令24

2.3.5 XL-Form类指令25

2.3.6 XFX-Form,XFL-Form,XS-Form,XO-Form与A-Form类指令26

2.3.7 M-Form类指令26

2.4 E500内核的ABI28

2.4.1 E500内核使用的数据类型28

2.4.2 E500内核寄存器的使用29

2.4.3 E500内核的栈帧结构30

2.5 PowerPC处理器的指令执行31

2.5.1 指令预取33

2.5.2 指令译码与发射单元34

2.5.3 指令执行单元36

2.6 E500内核的乱序执行39

2.6.1 指令乱序执行的例子39

2.6.2 指令的相关性41

2.6.3 寄存器重命名机制42

第3章 PowerPC处理器的内存体系结构47

3.1 PowerPC处理器的MMU47

3.1.1 E500 V1内核的虚实地址转换48

3.1.2 L1 MMU和L2 MMU中的Entry50

3.1.3 与MMU管理相关的寄存器52

3.1.4 与MMU管理相关的指令53

3.1.5 E500内核的TLB154

3.1.6 E500内核的TLB057

3.2 E500内核的Cache的组成58

3.2.1 L1 Cache的结构59

3.2.2 L1 Cache的替换算法60

3.2.3 L1 Cache的状态位与L1 Cache的一致性62

3.2.4 与L1 Cache管理有关的寄存器64

3.2.5 与L1 Cache管理有关的指令65

3.3 E500内核的存储器一致与同步66

3.3.1 弱序存储结构的存储器分类67

3.3.2 弱序存储器访问机制68

3.3.3 PowerPC处理器的存储器访问一致性69

3.4 CCB总线的设计72

3.4.1 CCB总线访问周期73

3.4.2 CCB总线的主要数据信号线73

3.4.3 CCB总线操作74

第4章 基于E500内核的PowerPC处理器75

4.1 基于E500内核的处理器75

4.1.1 PowerQUICC Ⅲ处理器的CPM76

4.1.2 PowerQUICC Ⅲ处理器中存储器映射的寄存器79

4.1.3 L2Cache80

4.2 基于E500内核的多处理器81

4.2.1 SMP的同步机制82

4.2.2 SMP结构处理器的Cache共享一致性87

4.3 大端与小端90

4.3.1 从软件的角度理解端模式91

4.3.2 从系统的角度理解端模式92

第5章 Linux PowerPC的进程管理与调度96

5.1 Linux系统的进程描述符97

5.1.1 与进程管理相关的属性98

5.1.2 与进程调度有关的属性108

5.1.3 进程描述符的其他属性125

5.2 Linux系统中的核心进程与普通进程125

5.2.1 核心进程126

5.2.2 普通进程129

5.3 Linux系统中进程的状态转换130

5.3.1 进程的创建130

5.3.2 进程的结束142

5.3.3 进程的等待148

5.4 进程的调度155

5.4.1 进程运行队列156

5.4.2 系统时钟异常159

5.4.3 schedule函数168

第6章 Linux PowerPC的外部中断处理系统181

6.1 MPC8541处理器的中断系统182

6.1.1 E500内核的中断向量184

6.1.2 外部中断处理机制185

6.1.3 外部中断的嵌套185

6.1.4 MPC8541的外部中断186

6.1.5 MPC8541中断控制器PIC的寄存器187

6.1.6 MPC8541的外部中断处理过程191

6.2 MPIC中断处理程序192

6.2.1 MPIC中断处理程序使用的主要数据结构193

6.2.2 MPIC中断处理程序使用的主要变量与操作函数199

6.2.3 使用MPIC中断控制程序对中断系统初始化209

6.3 设备驱动程序与外部中断处理系统的挂接215

6.3.1 外部中断描述符表irq_desc215

6.3.2 软硬件中断号的映射217

6.3.3 request_irq函数224

6.4 Linux PowerPC对外部中断的处理230

6.4.1 宏NORMAL_EXCEPTION_PROLOG230

6.4.2 宏EXC_XFER_LITE233

6.4.3 do_IRQ函数236

6.4.4 软件中断的处理244

6.4.5 工作队列Work Queue252

6.5 外部中断的返回261

6.5.1 被中断进程运行在核心空间262

6.5.2 被中断进程运行在用户空间265

6.6 Linux PPC中的OpenPIC中断处理程序266

6.6.1 OpenPIC中断处理程序的主要数据结构267

6.6.2 OpenPIC中断处理程序的主要变量与操作函数269

6.7 Linux PowerPC的系统调用270

6.7.1 应用程序如何进入系统调用272

6.7.2 Linux PowerPC的系统调用异常276

第7章 Linux PowerPC的内存管理280

7.1 Linux PowerPC的虚实地址的转换281

7.1.1 使用TLB1进行段式映射282

7.1.2 使用TLB0进行页式映射289

7.2 Linux PowerPC的核心空间299

7.2.1 Linux PowerPC存储节点的数据结构301

7.2.2 Linux PowerPC核心空间的初始化305

7.2.3 Linux PowerPC核心空间内存的分配与释放311

7.2.4 Boot Memory分配器324

7.3 Slab分配器331

7.3.1 Slab分配器的主要数据结构333

7.3.2 Cache的管理337

7.3.3 Slab的管理352

7.3.4 数据对象的管理357

7.4 VM空间360

7.5 HIMEM364

7.6 进程地址空间364

7.6.1 进程的内存描述符365

7.6.2 与进程地址空间有关的系统调用367

7.6.3 用户进程地址空间与Linux内核之间的数据交换368

7.7 DSI/ISI异常在Linux PowerPC中的处理370

7.7.1 Linux PowerPC对DSI异常的处理370

7.7.2 data_access函数372

第8章 Linux PowerPC的初始化379

8.1 Open Firmware380

8.1.1 dtb的数据结构382

8.1.2 Open Firmware的API函数385

8.2 Linux PowerPC的一次引导386

8.2.1 MMU的重新初始化387

8.2.2 中断向量的初始化392

8.2.3 初始化进程0393

8.2.4 early_init函数395

8.2.5 machine_init函数399

8.2.6 MMU_init函数402

8.3 Linux内核的二次引导404

8.3.1 start_kernel函数405

8.3.2 核心进程init412

参考文献416