Uboot启动过程分析博文连接例如以下：
移植内核时kernel启动过程须要我们改动的地方比較少。研究这个对于编写driver也没有多大帮助，但对了解整个linux架构，各种机制还是非常实用。
仅仅有知道kernel怎样启动，我们才干真正的去理解kernel
作为一个嵌入式工作者，我想不能仅仅局限于某个module driver。而应深入到kernel的汪洋大海中去傲游！
学习启动过程，我本着打破沙锅问究竟的原则，希望能研究的明明确白，但也鉴于水平有限。还是有非常多纰漏之处
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对于arm linux，start_kernel之前都是汇编代码，区区上百行汇编，可是却蕴含着非常多精髓。
这部分代码分3篇来分析，另外两篇链接地址例如以下：
今天先来学习前几十行！
Kernel版本：3.4.55在arch/arm/kernel/head.S中。例如以下：
.arm __HEADENTRY(stext) THUMB( adr r9, BSYM(1f) ) @ Kernel is always entered in ARM. THUMB( bx r9 ) @ If this is a Thumb-2 kernel, THUMB( .thumb ) @ switch to Thumb now. THUMB(1: ) //处理器进入svc模式。关闭中断 setmode PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE, r9 @ ensure svc mode @ and irqs disabled //获取处理器ID mrc p15, 0, r9, c0, c0 @ get processor id bl __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cpuid //将proc_type_list pointer存在r10中。假设为NULL，则error_p movs r10, r5 @ invalid processor (r5=0)? THUMB( it eq ) @ force fixup-able long branch encoding beq __error_p @ yes, error 'p' //CONFIG_ARM_LPAE不太明确含义。我使用处理器配置文件没有选择该项，感兴趣朋友能够研究下#ifdef CONFIG_ARM_LPAE mrc p15, 0, r3, c0, c1, 4 @ read ID_MMFR0 and r3, r3, #0xf @ extract VMSA support cmp r3, #5 @ long-descriptor translation table format?
THUMB( it lo ) @ force fixup-able long branch encoding blo __error_p @ only classic page table format #endif #ifndef CONFIG_XIP_KERNEL //获取物理地址与虚拟地址的offset。存在r8中 adr r3, 2f ldmia r3, {r4, r8} sub r4, r3, r4 @ (PHYS_OFFSET - PAGE_OFFSET) add r8, r8, r4 @ PHYS_OFFSET #else //定义CONFIG_XIP_KERNEL，offset为PHYS_OFFSET ldr r8, =PHYS_OFFSET @ always constant in this case #endif /* * r1 = machine no, r2 = atags or dtb, * r8 = phys_offset, r9 = cpuid, r10 = procinfo */ //对bootloader传来的tags參数进行检查 bl __vet_atags
Kernel的入口函数是哪个，入口地址在哪，须要依据连接脚本来确定。在arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S,例如以下：OUTPUT_ARCH(arm)ENTRY(stext)#ifndef __ARMEB__jiffies = jiffies_64;#elsejiffies = jiffies_64 + 4;#endifSECTIONS{........#ifdef CONFIG_XIP_KERNEL . = XIP_VIRT_ADDR(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR);#else . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET;#endif} 入口函数是head.S中的stext。不採用XIP技术，入口地址是PAGE_OFFSET+TEXT_OFFSET。 ./arch/arm/include/asm/memory.h中: #define PAGE_OFFSET UL(CONFIG_PAGE_OFFSET)Menuconfig中CONFIG_PAGE_OFFSET = 0xc0000000./arch/arm/Makefile中:textofs-y := 0x00008000textofs-$(CONFIG_ARCH_CLPS711X) := 0x00028000# We don't want the htc bootloader to corrupt kernel during resumetextofs-$(CONFIG_PM_H1940) := 0x00108000# SA1111 DMA bug: we don't want the kernel to live in precious DMA-able memoryifeq ($(CONFIG_ARCH_SA1100),y)textofs-$(CONFIG_SA1111) := 0x00208000endiftextofs-$(CONFIG_ARCH_MSM7X30) := 0x00208000textofs-$(CONFIG_ARCH_MSM8X60) := 0x00208000textofs-$(CONFIG_ARCH_MSM8960) := 0x00208000......# The byte offset of the kernel image in RAM from the start of RAM.TEXT_OFFSET := $(textofs-y)入口地址是0xc0008000.可是实际操作中，kernel是载入到0x80008000地址执行的。（我使用处理器sdram物理起始地址是0x80000000）
为什么链接地址和执行地址不一致？
学习完start_kernel之前的汇编，就会明确原因了。在stext中。首先调用到__lookup_processor_type，Kernel代码将全部CPU信息的定义都放到.proc.info.init段中。因此能够觉得.proc.info.init段就是一个数组，每一个元素都定义了一个或一种CPU的信息。
眼下__lookup_processor_type使用该元素的前两个字段cpuid和mask来匹配当前CPUID。假设满足CPUID & mask == cpuid，则找到当前cpu的定义并返回。
代码例如以下：
__CPUINIT__lookup_processor_type: //3行汇编，计算出物理地址与虚拟地址之间的offset。存在r3中 adr r3, __lookup_processor_type_data ldmia r3, {r4 - r6} sub r3, r3, r4 @ get offset between virt&phys //获取__proc_info_begin的物理地址 add r5, r5, r3 @ convert virt addresses to //获取__proc_info_end的物理地址 add r6, r6, r3 @ physical address space //mask cp15读出的cpuid，与proc_type_list中value对照1: ldmia r5, {r3, r4} @ value, mask and r4, r4, r9 @ mask wanted bits teq r3, r4 //一致则返回，不一致则跳到下一个proc_type_list，继续对照 beq 2f add r5, r5, #PROC_INFO_SZ @ sizeof(proc_info_list) cmp r5, r6 blo 1b //匹配成功。r5存该proc_type_list指针。匹配失败，r5置0 mov r5, #0 @ unknown processor2: mov pc, lrENDPROC(__lookup_processor_type)/* * Look in for information about the __proc_info structure. */ .align 2 .type __lookup_processor_type_data, %object__lookup_processor_type_data: .long . .long __proc_info_begin .long __proc_info_end .size __lookup_processor_type_data, . - __lookup_processor_type_data
由于kernel要开启MMU，所以kernel编译链接地址是虚拟地址（物理地址经过MMU转换后CPU看到的地址）。并非物理地址。
链接确定了变量的绝对地址（虚拟地址），但在现阶段。没开启MMU，CPU看到的sdram地址就是其物理地址（0x80000000起始）。 假设直接执行，对于变量的寻址则会出现故障（函数寻址没问题，由于arm函数寻址使用相对跳转指令b bl） 比方。kernel image中全局变量i链接地址在0xc0009000，但现阶段i物理地址是在0x80009000。对于CPU来说，仅仅能在0x80009000上才干找到i。 去0xc0009000寻址，程序执行就出错了。 这就是为什么我们所理解的，链接地址 载入地址 执行地址必须一致的原因。
kernel现阶段给出的解决方法，就是lookup_processor_type前3行汇编：
adr r3， __lookup_processor_type_data 载入__lookup_processor_type_data地址（实际执行地址，这里就是物理地址）到r3ldmia r3。 {r4 - r6} 获取以r3 r3+4 r3+8为地址的变量到r4，r5。r6.地址变量值是在链接时确定的，所以r4中存的是__lookup_processor_type_data的链接地址（虚拟地址）。
sub r3 ，r3 。r4 r3中存储的是物理地址与虚拟地址的偏移。这是多么genius的操作啊！_proc_info_begin _proc_info_end在链接脚本中定义，是.proc.info.init段的首尾。该段中是proc_info_list struct，表示处理器相关信息，定义例如以下：
struct proc_info_list { unsigned int cpu_val; unsigned int cpu_mask; unsigned long __cpu_mm_mmu_flags; /* used by head.S */ unsigned long __cpu_io_mmu_flags; /* used by head.S */ unsigned long __cpu_flush; /* used by head.S */ const char *arch_name; const char *elf_name; unsigned int elf_hwcap; const char *cpu_name; struct processor *proc; struct cpu_tlb_fns *tlb; struct cpu_user_fns *user; struct cpu_cache_fns *cache;};
该段是在arch/arm/mm/proc-xxx.S中填充，定义了相应arm指令集的处理器特性和初始化函数。在第三篇文章中我们还会具体来理解proc info的作用，这里先按下不表。
lookup_processor_type_data返回stext中。 接下来相同用上面的方法获取phy&virt offset，存在r8.
依据我之前分析uboot传參kernel的博文（链接例如以下：http://blog.csdn.net/skyflying2012/article/details/35787971）
r1存储machine id，r2存储atags。stext中__vet_atags会对atags做一个主要的检查，代码例如以下：
__vet_atags: tst r2, #0x3 @ aligned? bne 1f ldr r5, [r2, #0] //推断是否是dtb类型#ifdef CONFIG_OF_FLATTREE ldr r6, =OF_DT_MAGIC @ is it a DTB? cmp r5, r6 beq 2f#endif cmp r5, #ATAG_CORE_SIZE @ is first tag ATAG_CORE? cmpne r5, #ATAG_CORE_SIZE_EMPTY bne 1f ldr r5, [r2, #4] ldr r6, =ATAG_CORE cmp r5, r6 bne 1f //正确tags，返回2: mov pc, lr @ atag/dtb pointer is ok //错误tags，清空r2。返回1: mov r2, #0 mov pc, lrENDPROC(__vet_atags)
检查tag头4 byte（tag_core的size）和第二个4 byte（tag_core的type）是否正确。
对于stext中前几十行汇编，已经分析完毕，总结下做了哪些工作：（1）设置CPU模式（2）检查CPUID是否匹配（3）获取phy&virt offset（4）检查atags參数这段代码就分析到这，只是引起了我对于链接地址 执行地址的思考。教科书上是这样教的。我也一直这么觉得，链接地址 执行地址（载入地址）必须是一致。可是却没有真正去思考过为什么。程序的链接地址与执行地址为什么要一致？我的理解，链接确定程序执行绝对地址。也确定了当中变量及函数的绝对地址，载入执行地址不是其链接地址，变量实际存储的地址就变了。这时假设对变量进行寻址，就会有不可知的结果，这是我能想到的原因。平时我们编译链接都是一些C语言编敲代码，难免会定义一些全局变量。假设链接和执行地址不一致。就不能正常寻址。假设想执行和链接地址不一致。我能想到的办法，仅仅能是汇编中尽量不去涉及一些绝对地址，使用PIC位置无关代码。
联想之前分析的uboot relocation原理（博文链接：http://blog.csdn.net/skyflying2012/article/details/37660265），
uboot在relocation之后，kernel在开启MMU之前，都实现了链接地址和执行地址不一致，看看它们用的什么方法？
（1）uboot在relocation时改动rel.dyn段（存储全部变量地址）。实现将全部变量地址重定位到新执行地址
（2）kernel在开启MMU之前，计算执行地址（物理地址）与链接地址（虚拟地址）的偏移，对变量寻址时都进行地址转换。从而正常找到变量。开启MMU之后。利用硬件机制。来实现链接和执行地址的统一所以说，链接地址一定要等于执行地址吗？不一定。嵌入式最著名的uboot kernel就是样例！