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\section{boot-shim}
qemu的内存布局。物理内存从0x40000000开始，最初的512kb存放FDT device tree数据。kernel被
放置在0x40080000。init ramdisk放置在0x48000000开始的地方。
启动的一开始，x0放的是0x40000000(device tree的地址)。
从device tree里获得的是内存范围，initrd的地址。kernel启动命令行。
然后会在initrd的后面追加一些bootdata, 包括硬件信息，内存区域信息，命令行等。
\section{start.S}
内核真正的入口是start.S里面的\verb!_start!。
一些基础知识。
\begin{verbatim}
http://refspecs.linuxfoundation.org/LSB_3.0.0/LSB-Core-generic/LSB-Core-generic/ehframechpt.html
\end{verbatim}
The \verb!.eh_frame! section shall contain 1 or more Call Frame Information (CFI)
records. The number of records present shall be determined by size of the
section as contained in the section header. Each CFI record contains a Common
Information Entry (CIE) record followed by 1 or more Frame Description Entry
(FDE) records. Both CIEs and FDEs shall be aligned to an addressing unit
sized boundary.
\verb!.cfi_startproc! is used at the beginning of each function that should have an
entry in \verb!.eh_frame!. It initializes some internal data structures. Don’t forget
to close the function by .cfi\_endproc.
Unless \verb!.cfi_startproc! is used along with parameter simple it also emits some
architecture dependent initial CFI instructions.
\begin{enumerate}
\item 获取\verb!MPIDR_EL1!寄存器的Aff0和Aff1 16bit信息。主cpu执行保存启动信息的代码。
\item 把x0的内容，也就是内核header的地址保存在\verb!bootdata_paddr!里。
\verb!str x0, [tmp, #:lo12:bootdata_paddr]!的形式为什么这么奇怪？
因为adrp指令是拿4kb对齐的页地址。低12位是丢掉的，所以需要用上面这个形式再拿一次
低12位的相对地址（这个形式应该在静态链接的时候被ld改写成实际的数值），
加到4kb对齐的页地址上。为什么不用adr指令直接取址，因为adr只能取和当前PC相差不超过
1MB的符号的地址。\verb!bootdata_paddr!与当前位置的距离应该已经超过了1MB
具体解释：\verb!adrp tmp, bootdata_paddr! 将\verb!bootdata_paddr!相对于
PC的偏移量(低12位清零)，再加上PC(低12位清零)，存入\verb!tmp!中。
\verb!str x0, [tmp, #:lo12:bootdata_paddr]!将\verb!bootdata_paddr!
相对于PC的偏移量的低12位（这个值是linker算出来写入指令的，as只是放一个重定位项
在目标代码中）加到\verb!tmp!上，作为str的目标地址。
\item 把内核入口地址\verb!_start!存入\verb!kernel_entry_paddr!。这个地址在之后
启动副cpu的地方\verb|psci_cpu_on()|会用到。
\item 把当前异常级别存入\verb!arch_boot_el!
\item 调用\verb!arm64_elX_to_el1!，将处理器异常级别置为1。如果有EL3的话，打开HVC指令，
\verb!mov x9, #((0b1111 << 6) | (0b0101))! 返回到的是EL1h模式。使用
\verb!SP_EL1!
\item 调用\verb!arch_invalidate_cache_all!,
\item 打开icache, dcache
\item \verb!__data_end!的定义在kernel.ld中。调用image.S中的\verb!apply_fixups!
image.S里只定义了一个.text段。
fixup现在没有实际用处。将来，因为kernel在ld链接时，用的基地址是固定的-4G，但是
未来内核可能会被加载到一个任意的虚拟地址上。所以需要进行fixup.
也就是说，\verb!kernel_vaddr!会保存一个任意地址。
\item \verb!tt_trampoline!存放了8个页表项。
\verb!arm64_kernel_translation_table!的定义在mmu.cpp里。它的大小之后再研究。
\item 如果不是主cpu，则跳转到\verb!.Lmmu_enable_secondary!，下面是主cpu逻辑。
\item \verb!__bss_start!的定义在kernel.ld里。把bss段清零。
\item 把sp设置到\verb!boot_cpu_kstack_end!，在bss里。
\item 调用\verb!boot_alloc_init!，把整个内核结束的位置的物理地址记录在C++变量中。
这个用作后来分配物理页表使用。
把内核开始的物理地址\verb!__code_start!保存到C++变量里。
\item 把\verb!arm64_kernel_translation_table!清零
\item 把物理地址0映射到内核地址空间ffff000000000000，范围是512GB。物理页表的分配从
内核结束的位置\verb!_end!开始。
\item 把物理地址\verb!__code_start!映射到虚拟地址\verb!kernel_vaddr!(-4GB)上，范围
就是内核的长度，到\verb!_end!为止
\item 用一个512MB的block做恒等映射。计算中用到的一些常量：
\verb!MMU_IDENT_SIZE_SHIFT = 42!,
\verb!MMU_IDENT_PAGE_SIZE_SHIFT = 16!,
\verb!MMU_IDENT_TOP_SHIFT = 29!,
\verb!MMU_PAGE_TABLE_ENTRIES_IDENT_SHIFT = 10!,
\verb!MMU_PAGE_TABLE_ENTRIES_IDENT = 1 << 10!,
\verb!KERNEL_ASPACE_BITS = 48!,
\verb!MMU_KERNEL_SIZE_SHIFT = 48!
\item 打开MMU，为什么要用trampoline进行过渡？因为我们需要做二件事：打开MMU，设置PC到虚拟地址上。
如果先打开MMU，这时PC还指向物理地址，而物理地址的直接映射没有设置的话，cpu就找不到下一条指令了。
如果先通过br指令弹跳PC，这时MMU还没有打开，PC指向虚拟地址也会找不到下一条指令。所以必须先设置好
直接映射的地址，然后打开MMU，然后弹跳PC到高端虚拟地址上，最后关闭MMU
\item 再设置一次stack pointer,这一次是虚拟地址了。因为\verb!adr_global!是PC相对计算地址。这时
PC已经是虚拟地址了。
\item 调用\verb!lk_main!进入C的世界
\end{enumerate}
整个内核至此的内存映像如下图所示。
\includegraphics[scale=0.45]{zircon.png}
\subsection{副cpu}
\begin{enumerate}
\item 切换到el1
\item 等待主cpu把\verb!arm64_secondary_sp_list!设置好。在此之前
会执行wfe。如果在主cpu设置之前执行的话，副cpu会进入死循环。
但是主cpu会在bootstrap2里调用\verb!psci_smc_call!重启副cpu。实际调用的是smc 0.
smc的异常处理配置是firmware设置的。在Zircon的代码中没有对
\verb|vbar_el3|的设置。一个例子：在u-boot，armv8/psci.S里有对\verb|vbar_el3|
的设置。但是很有可能应该是arm trusted firmware设置的这个。
\item 最后进入\verb!arm64_secondary_entry()!
\end{enumerate}