到目前為止，我們已經進展到kernel幫自己relocate完，並解將自己解壓縮到一個地方要準備開始執行，那疑問來了？到底是跳到哪裡去了，因為./compressed/head.S最後一行居然是『mov pc, r4』r4只代表了解壓縮完後kernel的位址，那究竟整包kernel編譯的時候，哪個function哪個東西被放在最前面咧？！所以我們又必須開始找於kernel link的時候是怎麼被安排的，有了前面的基礎，我們可以從Makefile知道程式碼如何被編譯。至於link上的細節，例如有那些section和section先後順序等等，可以從 lds 檔來規範。有興趣的人可以看一下 kernel source 根目錄裡頭的 Makefile，Makefile file裡面指定了使用vmlinux.lds來當做lds檔。
659 vmlinux-lds := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds
打開 ./arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S (會用來產生vmlinux.lds)我們可以發現第一個section是『.text.head』，裡頭的_stext從目前的位置開始放。於是我們曉得只要找到屬於.text.head這個section，並且是_stext這個symbol的程式碼，就是解壓縮完後的第一行程式碼。
26 .text.head : {
27 _stext = .;
28 _sinittext = .;
29 *(.text.head)
30 }
用指令搜尋一下，發現 ./arch/arm/kernel/head.S 裡頭有關鍵字（如下），結果我們從./arch/arm/boot/compressed/head.S跳到了./arch/arm/kernel/head.S 。
77 .section ".text.head", "ax"
78 .type stext, %function
79 ENTRY(stext)
80 msr cpsr_c, #PSR_F_BIT PSR_I_BIT SVC_MODE @ ensure svc mode
81 @ and irqs disabled
82 mrc p15, 0, r9, c0, c0 @ get processor id
83 bl __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cpuid
84 movs r10, r5 @ invalid processor (r5=0)?
85 beq __error_p @ yes, error 'p'
86 bl __lookup_machine_type @ r5=machinfo
87 movs r8, r5 @ invalid machine (r5=0)?
88 beq __error_a @ yes, error 'a'
89 bl __vet_atags
90 bl __create_page_tables
既然找到了檔案，我們又可以開始繼續。看了一下，程式碼多了很多bl的跳躍動作，看來會在各個function跳來跳去。既然跳到真正的kernel開始跑，表示進入重頭戲，在進入kernel之前arm的平台有一些預設的狀況，也就是說arm kernel image會預設目前的cpu和系統的狀況是在某個狀態，這樣對一個剛要跑起來的OS比較決定目前要怎麼boot起來。可以看一下comment，有清楚的描述。這也幫助我們了解為什麼decompresser的程式跑完之後，還要把cache關掉。
59 /*
60 * Kernel startup entry point.
61 * ---------------------------
62 *
63 * This is normally called from the decompressor code. The requirements
64 * are: MMU = off, D-cache = off, I-cache = dont care, r0 = 0,
65 * r1 = machine nr, r2 = atags pointer.
基於以上的假設，當program counter指到kernel的程式的時候，就會從line 80開始跑。
line 80, msr指令會把, operand的值搬到cpsr_c裡面。這是用來確保arm cpu目前是跑在svc mode, irq&fiq都disable。（設成0x1就會disable，definition在./include/asm-arm /ptrace.h)
line 82, 讀取CPU ID到r9
line 83, 跳到 __lookup_processor_type 執行（bl會記住返回位址）。
77 .section ".text.head", "ax"
78 .type stext, %function
79 ENTRY(stext)
80 msr cpsr_c, #PSR_F_BIT PSR_I_BIT SVC_MODE @ ensure svc mode
81 @ and irqs disabled
82 mrc p15, 0, r9, c0, c0 @ get processor id
83 bl __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cpuid
接著會跳到head-common.S這個檔。
line 158, (3f表示forware往前找叫做『3』label)將label 3的address放到r3。
line 159, 將r3指到的位址的資料，依序放到r7, r6, r5.(ldmda的da是要每次都位址減一次）
line l60, 161, 利用真實得到位址r3減去取得資料的位址得到一個offset值，這樣可計算出r5, r6真正應該要指到的地方。
line 163~169,這邊的程式應該不陌生，就是在各個CPU info裡面找尋對應的structure。找到的話就跳到line 171，返回head.S
line 170, 找不到的話，r5的processor id就放0x0.表示unknown id。__proc_info_xxx可以在 vmlinux.lds.S 找到，是用來包住CPU info的所有data.資料則是被定義在./arch/arm/mm/proc-xxx.S，例如arm926就有 proc-arm926.S，裡面有相對應的data宣告，compiling time的時候，這些資料會被編譯到這個區段當中。
156 .type __lookup_processor_type, %function
157 __lookup_processor_type:
158 adr r3, 3f
159 ldmda r3, {r5 - r7}
160 sub r3, r3, r7 @ get offset between virt&phys
161 add r5, r5, r3 @ convert virt addresses to
162 add r6, r6, r3 @ physical address space
163 1: ldmia r5, {r3, r4} @ value, mask
164 and r4, r4, r9 @ mask wanted bits
165 teq r3, r4
166 beq 2f
167 add r5, r5, #PROC_INFO_SZ @ sizeof(proc_info_list)
168 cmp r5, r6
169 blo 1b
170 mov r5, #0 @ unknown processor
171 2: mov pc, lr
187 .long __proc_info_begin
188 .long __proc_info_end
189 3: .long . 190 .long __arch_info_begin
191 .long __arch_info_end
跳了很多檔案，建議指令和object code如何link的概念要有，就會很清楚了。
我們從 head-common.S返回之後，接著繼續看。
line 84, movs的意思是說，做mov的動作，並且將指令的S bit設起來，最後的結果也會update CPSR。這個指令執行的過程當中，會根據你要搬動的值去把N and Z flag設好。這個是有助於下個指令做check的動作。
line 85, 就是r5 = 0的話，就跳到__error_p去執行。line 86, 跳到__lookup_machine_type。原理跟剛剛找proc的資料一樣。
83 bl __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cpuid
84 movs r10, r5 @ invalid processor (r5=0)?
85 beq __error_p @ yes, error 'p'
86 bl __lookup_machine_type @ r5=machinfo
看得出來跟proc很像，有個兩個小地方是
1. line 207,用ldmia不是用ldmda。原因就在於存放arch 和 proc info 的位址剛好相反。一個在lable3的上面。一個在的下方。設計上應該是可以做修改的。
2. arch定義的方式是透過macro，可以先看 ./include/asm-arm/mach/arch.h。裡頭有個 MACHINE_START ，這邊會設好macro，到時候直接使用就可以把arch的info宣告好。 例如 ./arch/arm/mach-omap1/board-generic.c
/* macro */
50 #define MACHINE_START(_type,_name) \
51 static const struct machine_desc __mach_desc_##_type \
52 __used \
53 __attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = { \
54 .nr = MACH_TYPE_##_type, \
55 .name = _name,
56
57 #define MACHINE_END \
58 }; /* 用法 */
93 MACHINE_START(OMAP_GENERIC, "Generic OMAP1510/1610/1710")
94 /* Maintainer: Tony Lindgren*/
95 .phys_io = 0xfff00000,
96 .io_pg_offst = ((0xfef00000) >> 18) & 0xfffc,
97 .boot_params = 0x10000100,
98 .map_io = omap_generic_map_io,
99 .init_irq = omap_generic_init_irq,
100 .init_machine = omap_generic_init,
101 .timer = &omap_timer,
102 MACHINE_END /* func */
204 .type __lookup_machine_type, %function
205 __lookup_machine_type:
206 adr r3, 3b
207 ldmia r3, {r4, r5, r6}
208 sub r3, r3, r4 @ get offset between virt&phys
209 add r5, r5, r3 @ convert virt addresses to
210 add r6, r6, r3 @ physical address space
211 1: ldr r3, [r5, #MACHINFO_TYPE] @ get machine type
212 teq r3, r1 @ matches loader number?
213 beq 2f @ found
214 add r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC @ next machine_desc
215 cmp r5, r6
216 blo 1b
217 mov r5, #0 @ unknown machine
218 2: mov pc, lr
接著我們又返回到head.S，line 87~88也是做check動作。line 89跳到vet_atags。在head-common.S
87 movs r8, r5 @ invalid machine (r5=0)?
88 beq __error_a @ yes, error 'a'
89 bl __vet_atags
90 bl __create_page_tables
line 245, tst會去做and動作，並且update flags。這邊的用意是判斷位址是不是aligned。
line 246, 沒有aligned跳到label 1，就返回了。
line 248~250, 讀取atags所在的address裡頭的值到r5，看看是否不等於ATAG_CORE_SIZE，不等於的話也是返回。
line 251~254, 判斷一下第一個達到的atag pointer是不是等於ATAG_CORE。如果正確的話，等一下要讀取atag的資料，才會正確。（atag是由bootloader帶給linux kernel的東西，用來告知booting所需要知道的參數。例如螢幕寬度，記憶體大小等等）
14 #define ATAG_CORE 0x54410001
15 #define ATAG_CORE_SIZE ((2*4 + 3*4) >> 2)
243 .type __vet_atags, %function 244 __vet_atags:
245 tst r2, #0x3 @ aligned?
246 bne 1f
247
248 ldr r5, [r2, #0] @ is first tag ATAG_CORE?
249 subs r5, r5, #ATAG_CORE_SIZE
250 bne 1f
251 ldr r5, [r2, #4]
252 ldr r6, =ATAG_CORE
253 cmp r5, r6
254 bne 1f
255
256 mov pc, lr @ atag pointer is ok
257
258 1: mov r2, #0
259 mov pc, lr接著我們又跳回去head.S。
line 90，又跳到 __create_page_tables。 (很累人....應該會死不少腦細胞）哇！page table?!!如雷貫耳的東西，不知道會怎麼做。剛剛偷看了一下，＠＠還蠻長了。
由於code看起來似乎越來越難解釋，會需要在檔案之間跳來跳去。建議一些基礎的東西可以再多複習幾次（其實是在說我自己 ），閱讀source code上收穫會比較多。例如：
1. arm instruction set - 這個最好每個指令的意思都大略看過一次，行有餘力多看幾個版本，armv4, v5 or v6。
2. compiler & assembler & linker - toolchain工具做的事情和功能，大致的流程和功能要有概念。
3. Makefile & link script - 這兩個功能和撰寫的方式要有簡單的概念。
以上1是非常重要的重點，2&3只要有大致上的概念就可以，因為trace code的時候，有時需要跳到Makeflie&Link script去看最後object code編排的位址。由於我們trace到了page table這個關鍵字，在開始之前，稍微簡短的解釋，為了幫助了解，儘量用易懂的概念講，有些用詞可能會和一些真實狀況不同，但是懂了之後，應該會有能力分辨，至於正式而學術上解說，很多書上應該都有，或是google一下就很多啦～
page table本身是很抽象的東西，尤其是對所謂的 user-mode application programmer 來說，大部分的狀況它是不需要被考慮到的部份，但是他的產生卻對os和driver帶來了很多影響。我們從一個小小的疑問出發。『產生page table到底是要給誰用的？』其實真正作用在它上面的H/W是MMU，一旦CPU啟用了MMU，當cpu嘗試去記憶體讀取一個operand的時候，cpu內部打出去的位址訊號都會先送到mmu，mmu會拿著這個位址去對照page table，看看這個位址是不是被轉換到另外一個位置（還會確認讀寫權限），最後才會到真正的位址去讀寫。這樣來看CPU其實一開始打出去的位址訊號其實不是最後可以拿到資料的位址，我們稱為virtual address(va)，mmu打出來的位址才能真正拿到資料，所以我們把mmu打出去的位址稱為physical address(pa)。那用來查詢這個位址對照關係的表格，就是page table。到這邊我們有一個簡單的概念。來想像一個小問題，一個普通的周邊（例如你的顯示卡），因為他並不具有MMU功能，hw只看得懂pa，但是CPU卻是作用在va，假如我想去對hw的控制暫存器做讀寫，到底要用va還是pa?
這時，寫driver的人就必須要小心，設定給硬體看的位址必須要先轉成pa（像是設定DMA)，給CPU執行的程式碼要使用va，這對一開始嘗試寫driver但是又不瞭解va pa之間的差別的人，常常產生很多疑問。
現在我們回頭想想OS，既然我們跑到create page table，可以預期的是他想要將MMU打開，因此希望預先建立起一個page table，讓MMU知道目前os想規劃的位址對應和讀取權限是如何被安排的。所以os必須考慮到現在的系統究竟是長怎樣？應該要如何被安排？是不是有那些要被保護？好吧～因為我們完全對os不了解，也不知道該安排什麼，只能祈禱在trace code完後，可以找到這些問題的答案，或者發現一些沒想到的問題。知道了page table的大致上的功能，下篇就可以專心的研究這個table的長相，和它想規劃出的系統模樣。
現在，讓我們跳入create_page_tables吧～
216 pgtbl r4 @ page table address
line 216，會跳到pgtbl的macro去執行。
其實只是載入一個位址。只是這個位址會因為你想將哪個位址開始的記憶體留給kernel使用，定一就會不同，理論上是可以改變的。一般會定義在./include/asm-arm/arch-你的平台 /memory.h。從下面的程式片斷，text 區段是從0x8000 offset（text_offset)開始算，中間的空白不知道有無其他用途。line 48，實際算page table 開頭位址的時候有減去0x4000，表示是從DRAM+0x8000-0x4000開始放pg table.
/* arch/arm/Makefile */
95 textofs-y := 0x00008000
152 TEXT_OFFSET := $(textofs-y)
/* include/asm-arm/arch-omap/memory.h */
40 #define PHYS_OFFSET UL(0x10000000)
/* arch/arm/kernel/head.S */
29 #define KERNEL_RAM_VADDR (PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET)
30 #define KERNEL_RAM_PADDR (PHYS_OFFSET + TEXT_OFFSET)
47 .macro pgtbl, rd
48 ldr \rd, =(KERNEL_RAM_PADDR - 0x4000)
49 .endm
得到pg table的開始位置之後，當然就是初始化囉。
line 221, 將pg table的base addr放到r0.
line 223, 將pg table的end addr放到r6.
line 224~228, 反覆地將0x0寫到pg table的區段裡頭，每個loop寫16bytes. (4x4)，直到碰到end，結果就是把它全部clear成0x0.
221 mov r0, r4
222 mov r3, #0
223 add r6, r0, #0x4000
224 1: str r3, [r0], #4
225 str r3, [r0], #4
226 str r3, [r0], #4
227 str r3, [r0], #4
228 teq r0, r6
229 bne 1b
line 231, 將位址等於 r10+PROCINFO_MM_MMUFLAGS 裡頭的值放到r7。r10是proc_info的位址。proc的info data structure被定義在『./include/asm-arm/procinfo.h』，offset取得的方式用compiler的功能，以便以後新增structure的欄位的時候不需要更動程式碼。這邊的動作合起來就是讀預設要設給mmu flags的值。
231 ldr r7, [r10, #PROCINFO_MM_MMUFLAGS] @ mm_mmuflags
問題怎麼填值？？拿出ARM的手冊，翻到MMU章節。一看發現page有很多種，還得分first level和second level。 念書時的印象，是從1st level在去查2nd level，先看怎麼設定1st level （不知以前老師有沒有亂教）
1. [31:20]存著section base addr
2. [19:2]存著mmu flags
3. [1:0]用來辨別這是存放哪種page, 有四種:
a. fault (00)
b. coarse page (01)
c. section (1st level) (10)
d. fine page (11)
4. pg tabel資料要存放到 [31:14] = translation base, [13:2] = table index , [1:0] = 0b00 的位址
來看code是怎麼設定。
line 239, 將pc的值往右shift 20次放到r6.這是取得前20高位元的資料，有點像是 1.。
line 240, 將r6往左shift 20次之後，和r7做or的動作，剛好也是 2.提到的mmu flags和1.處理好的資料做整理。所以前面兩個做完，就完成了bit[31:2]。
line 241， 將r3的資料寫到r4+(r6<<0x2)的地方去，剛好是4.提到的位址。（lucky）
239 mov r6, pc, lsr #20
240 orr r3, r7, r6, lsl #20
241 str r3, [r4, r6, lsl #2]
p.s. 用pc值剛好可以算出當前的page。
已經將pc所屬的page table entry(pte)設定好，接著繼續看
line 247, 248, 將KERNEL_START的位址往右shift 18算出pte的offset，(等於line239&241，239&241是先shift right 20然後shift left 2)，並將剛剛r3的值設給pte。『!』的意思是會把address存到r0。
line 249~252, 算出KERNEL_END-1的pte位址放到r6, KERNEL_START的下一個pte的位址放到r0。r0 <= r6的話就持續對pte寫入初值的動作。但是這邊的r3有加上（0x1<<20），所以原本的section base會變成加1，目前不是很明瞭為什麼要加1，或許往後面會找到答案。
247 add r0, r4, #(KERNEL_START & 0xff000000) >> 18
248 str r3, [r0, #(KERNEL_START & 0x00f00000) >> 18]!
249 ldr r6, =(KERNEL_END - 1)
250 add r0, r0, #4
251 add r6, r4, r6, lsr #18
252 1: cmp r0, r6
253 add r3, r3, #1 << 20
254 strls r3, [r0], #4
255 bls 1b
line279，PAGE_OFFSET是規範RAM mapping完後Kernel要用的virtual address，我們將這個位址所屬的pte算出來放到r0。
line 280~283,將要 map 的physical address的方式算出來放到r6。
line 284，最後將結果存到r0所指到的pte。以上三個動作，就是做好 ram 起頭的位址一開始map，還沒做完整塊map。由於我們目前的設定方式每塊是1MB，所以這邊是將RAM開始的1MB做map。
line 327,返回，結束一開始的create page table的動作，我們可以看出其實並沒有做完整的初始化page table，所以之後應該會有其他page table的細節。
279 add r0, r4, #PAGE_OFFSET >> 18
280 orr r6, r7, #(PHYS_OFFSET & 0xff000000)
281 .if (PHYS_OFFSET & 0x00f00000)
282 orr r6, r6, #(PHYS_OFFSET & 0x00f00000)
283 .endif
284 str r6, [r0]
327 mov pc, lr
附帶一提，我們這邊省略了一些用ifdef包起來的程式碼，像是一開始會印一些output message的程式碼（line286~326）。
自create page table返回後，我們偷偷看一下接下來的程式碼，
line 99, 將switch_data擺到r13
line 101, 將enable_mmu擺到lr
line 102, 將pc改跳到r10+PROCINFO_INITFUNC的地方去
其實這邊有點玄機，switch_data和enable_mmu都是function，結果位址都只是被存起來，並沒有直接跳過去執行。因為程式碼雖然順序是 switch_data->enable_mmu->proc init function，但執行的順序會是 procinfo 的init function-> enable_mmu -> switch_data 。至於為什麼要這樣寫的原因？就不清楚了，也還沒仔細推敲過。 switch_data最後就會跳到大家都很熟悉的start_kernel().
99 ldr r13, __switch_data @ address to jump to after
100 @ mmu has been enabled
101 adr lr, __enable_mmu @ return (PIC) address
102 add pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC
未完待續~
659 vmlinux-lds := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds
打開 ./arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S (會用來產生vmlinux.lds)我們可以發現第一個section是『.text.head』，裡頭的_stext從目前的位置開始放。於是我們曉得只要找到屬於.text.head這個section，並且是_stext這個symbol的程式碼，就是解壓縮完後的第一行程式碼。
26 .text.head : {
27 _stext = .;
28 _sinittext = .;
29 *(.text.head)
30 }
用指令搜尋一下，發現 ./arch/arm/kernel/head.S 裡頭有關鍵字（如下），結果我們從./arch/arm/boot/compressed/head.S跳到了./arch/arm/kernel/head.S 。
77 .section ".text.head", "ax"
78 .type stext, %function
79 ENTRY(stext)
80 msr cpsr_c, #PSR_F_BIT PSR_I_BIT SVC_MODE @ ensure svc mode
81 @ and irqs disabled
82 mrc p15, 0, r9, c0, c0 @ get processor id
83 bl __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cpuid
84 movs r10, r5 @ invalid processor (r5=0)?
85 beq __error_p @ yes, error 'p'
86 bl __lookup_machine_type @ r5=machinfo
87 movs r8, r5 @ invalid machine (r5=0)?
88 beq __error_a @ yes, error 'a'
89 bl __vet_atags
90 bl __create_page_tables
既然找到了檔案，我們又可以開始繼續。看了一下，程式碼多了很多bl的跳躍動作，看來會在各個function跳來跳去。既然跳到真正的kernel開始跑，表示進入重頭戲，在進入kernel之前arm的平台有一些預設的狀況，也就是說arm kernel image會預設目前的cpu和系統的狀況是在某個狀態，這樣對一個剛要跑起來的OS比較決定目前要怎麼boot起來。可以看一下comment，有清楚的描述。這也幫助我們了解為什麼decompresser的程式跑完之後，還要把cache關掉。
59 /*
60 * Kernel startup entry point.
61 * ---------------------------
62 *
63 * This is normally called from the decompressor code. The requirements
64 * are: MMU = off, D-cache = off, I-cache = dont care, r0 = 0,
65 * r1 = machine nr, r2 = atags pointer.
基於以上的假設，當program counter指到kernel的程式的時候，就會從line 80開始跑。
line 80, msr指令會把, operand的值搬到cpsr_c裡面。這是用來確保arm cpu目前是跑在svc mode, irq&fiq都disable。（設成0x1就會disable，definition在./include/asm-arm /ptrace.h)
line 82, 讀取CPU ID到r9
line 83, 跳到 __lookup_processor_type 執行（bl會記住返回位址）。
77 .section ".text.head", "ax"
78 .type stext, %function
79 ENTRY(stext)
80 msr cpsr_c, #PSR_F_BIT PSR_I_BIT SVC_MODE @ ensure svc mode
81 @ and irqs disabled
82 mrc p15, 0, r9, c0, c0 @ get processor id
83 bl __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cpuid
接著會跳到head-common.S這個檔。
line 158, (3f表示forware往前找叫做『3』label)將label 3的address放到r3。
line 159, 將r3指到的位址的資料，依序放到r7, r6, r5.(ldmda的da是要每次都位址減一次）
line l60, 161, 利用真實得到位址r3減去取得資料的位址得到一個offset值，這樣可計算出r5, r6真正應該要指到的地方。
line 163~169,這邊的程式應該不陌生，就是在各個CPU info裡面找尋對應的structure。找到的話就跳到line 171，返回head.S
line 170, 找不到的話，r5的processor id就放0x0.表示unknown id。__proc_info_xxx可以在 vmlinux.lds.S 找到，是用來包住CPU info的所有data.資料則是被定義在./arch/arm/mm/proc-xxx.S，例如arm926就有 proc-arm926.S，裡面有相對應的data宣告，compiling time的時候，這些資料會被編譯到這個區段當中。
156 .type __lookup_processor_type, %function
157 __lookup_processor_type:
158 adr r3, 3f
159 ldmda r3, {r5 - r7}
160 sub r3, r3, r7 @ get offset between virt&phys
161 add r5, r5, r3 @ convert virt addresses to
162 add r6, r6, r3 @ physical address space
163 1: ldmia r5, {r3, r4} @ value, mask
164 and r4, r4, r9 @ mask wanted bits
165 teq r3, r4
166 beq 2f
167 add r5, r5, #PROC_INFO_SZ @ sizeof(proc_info_list)
168 cmp r5, r6
169 blo 1b
170 mov r5, #0 @ unknown processor
171 2: mov pc, lr
187 .long __proc_info_begin
188 .long __proc_info_end
189 3: .long . 190 .long __arch_info_begin
191 .long __arch_info_end
跳了很多檔案，建議指令和object code如何link的概念要有，就會很清楚了。
我們從 head-common.S返回之後，接著繼續看。
line 84, movs的意思是說，做mov的動作，並且將指令的S bit設起來，最後的結果也會update CPSR。這個指令執行的過程當中，會根據你要搬動的值去把N and Z flag設好。這個是有助於下個指令做check的動作。
line 85, 就是r5 = 0的話，就跳到__error_p去執行。line 86, 跳到__lookup_machine_type。原理跟剛剛找proc的資料一樣。
83 bl __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cpuid
84 movs r10, r5 @ invalid processor (r5=0)?
85 beq __error_p @ yes, error 'p'
86 bl __lookup_machine_type @ r5=machinfo
看得出來跟proc很像，有個兩個小地方是
1. line 207,用ldmia不是用ldmda。原因就在於存放arch 和 proc info 的位址剛好相反。一個在lable3的上面。一個在的下方。設計上應該是可以做修改的。
2. arch定義的方式是透過macro，可以先看 ./include/asm-arm/mach/arch.h。裡頭有個 MACHINE_START ，這邊會設好macro，到時候直接使用就可以把arch的info宣告好。 例如 ./arch/arm/mach-omap1/board-generic.c
/* macro */
50 #define MACHINE_START(_type,_name) \
51 static const struct machine_desc __mach_desc_##_type \
52 __used \
53 __attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = { \
54 .nr = MACH_TYPE_##_type, \
55 .name = _name,
56
57 #define MACHINE_END \
58 }; /* 用法 */
93 MACHINE_START(OMAP_GENERIC, "Generic OMAP1510/1610/1710")
94 /* Maintainer: Tony Lindgren
95 .phys_io = 0xfff00000,
96 .io_pg_offst = ((0xfef00000) >> 18) & 0xfffc,
97 .boot_params = 0x10000100,
98 .map_io = omap_generic_map_io,
99 .init_irq = omap_generic_init_irq,
100 .init_machine = omap_generic_init,
101 .timer = &omap_timer,
102 MACHINE_END /* func */
204 .type __lookup_machine_type, %function
205 __lookup_machine_type:
206 adr r3, 3b
207 ldmia r3, {r4, r5, r6}
208 sub r3, r3, r4 @ get offset between virt&phys
209 add r5, r5, r3 @ convert virt addresses to
210 add r6, r6, r3 @ physical address space
211 1: ldr r3, [r5, #MACHINFO_TYPE] @ get machine type
212 teq r3, r1 @ matches loader number?
213 beq 2f @ found
214 add r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC @ next machine_desc
215 cmp r5, r6
216 blo 1b
217 mov r5, #0 @ unknown machine
218 2: mov pc, lr
接著我們又返回到head.S，line 87~88也是做check動作。line 89跳到vet_atags。在head-common.S
87 movs r8, r5 @ invalid machine (r5=0)?
88 beq __error_a @ yes, error 'a'
89 bl __vet_atags
90 bl __create_page_tables
line 245, tst會去做and動作，並且update flags。這邊的用意是判斷位址是不是aligned。
line 246, 沒有aligned跳到label 1，就返回了。
line 248~250, 讀取atags所在的address裡頭的值到r5，看看是否不等於ATAG_CORE_SIZE，不等於的話也是返回。
line 251~254, 判斷一下第一個達到的atag pointer是不是等於ATAG_CORE。如果正確的話，等一下要讀取atag的資料，才會正確。（atag是由bootloader帶給linux kernel的東西，用來告知booting所需要知道的參數。例如螢幕寬度，記憶體大小等等）
14 #define ATAG_CORE 0x54410001
15 #define ATAG_CORE_SIZE ((2*4 + 3*4) >> 2)
243 .type __vet_atags, %function 244 __vet_atags:
245 tst r2, #0x3 @ aligned?
246 bne 1f
247
248 ldr r5, [r2, #0] @ is first tag ATAG_CORE?
249 subs r5, r5, #ATAG_CORE_SIZE
250 bne 1f
251 ldr r5, [r2, #4]
252 ldr r6, =ATAG_CORE
253 cmp r5, r6
254 bne 1f
255
256 mov pc, lr @ atag pointer is ok
257
258 1: mov r2, #0
259 mov pc, lr接著我們又跳回去head.S。
line 90，又跳到 __create_page_tables。 (很累人....應該會死不少腦細胞）哇！page table?!!如雷貫耳的東西，不知道會怎麼做。剛剛偷看了一下，＠＠還蠻長了。
由於code看起來似乎越來越難解釋，會需要在檔案之間跳來跳去。建議一些基礎的東西可以再多複習幾次（其實是在說我自己 ），閱讀source code上收穫會比較多。例如：
1. arm instruction set - 這個最好每個指令的意思都大略看過一次，行有餘力多看幾個版本，armv4, v5 or v6。
2. compiler & assembler & linker - toolchain工具做的事情和功能，大致的流程和功能要有概念。
3. Makefile & link script - 這兩個功能和撰寫的方式要有簡單的概念。
以上1是非常重要的重點，2&3只要有大致上的概念就可以，因為trace code的時候，有時需要跳到Makeflie&Link script去看最後object code編排的位址。由於我們trace到了page table這個關鍵字，在開始之前，稍微簡短的解釋，為了幫助了解，儘量用易懂的概念講，有些用詞可能會和一些真實狀況不同，但是懂了之後，應該會有能力分辨，至於正式而學術上解說，很多書上應該都有，或是google一下就很多啦～
page table本身是很抽象的東西，尤其是對所謂的 user-mode application programmer 來說，大部分的狀況它是不需要被考慮到的部份，但是他的產生卻對os和driver帶來了很多影響。我們從一個小小的疑問出發。『產生page table到底是要給誰用的？』其實真正作用在它上面的H/W是MMU，一旦CPU啟用了MMU，當cpu嘗試去記憶體讀取一個operand的時候，cpu內部打出去的位址訊號都會先送到mmu，mmu會拿著這個位址去對照page table，看看這個位址是不是被轉換到另外一個位置（還會確認讀寫權限），最後才會到真正的位址去讀寫。這樣來看CPU其實一開始打出去的位址訊號其實不是最後可以拿到資料的位址，我們稱為virtual address(va)，mmu打出來的位址才能真正拿到資料，所以我們把mmu打出去的位址稱為physical address(pa)。那用來查詢這個位址對照關係的表格，就是page table。到這邊我們有一個簡單的概念。來想像一個小問題，一個普通的周邊（例如你的顯示卡），因為他並不具有MMU功能，hw只看得懂pa，但是CPU卻是作用在va，假如我想去對hw的控制暫存器做讀寫，到底要用va還是pa?
這時，寫driver的人就必須要小心，設定給硬體看的位址必須要先轉成pa（像是設定DMA)，給CPU執行的程式碼要使用va，這對一開始嘗試寫driver但是又不瞭解va pa之間的差別的人，常常產生很多疑問。
現在我們回頭想想OS，既然我們跑到create page table，可以預期的是他想要將MMU打開，因此希望預先建立起一個page table，讓MMU知道目前os想規劃的位址對應和讀取權限是如何被安排的。所以os必須考慮到現在的系統究竟是長怎樣？應該要如何被安排？是不是有那些要被保護？好吧～因為我們完全對os不了解，也不知道該安排什麼，只能祈禱在trace code完後，可以找到這些問題的答案，或者發現一些沒想到的問題。知道了page table的大致上的功能，下篇就可以專心的研究這個table的長相，和它想規劃出的系統模樣。
現在，讓我們跳入create_page_tables吧～
216 pgtbl r4 @ page table address
line 216，會跳到pgtbl的macro去執行。
其實只是載入一個位址。只是這個位址會因為你想將哪個位址開始的記憶體留給kernel使用，定一就會不同，理論上是可以改變的。一般會定義在./include/asm-arm/arch-你的平台 /memory.h。從下面的程式片斷，text 區段是從0x8000 offset（text_offset)開始算，中間的空白不知道有無其他用途。line 48，實際算page table 開頭位址的時候有減去0x4000，表示是從DRAM+0x8000-0x4000開始放pg table.
/* arch/arm/Makefile */
95 textofs-y := 0x00008000
152 TEXT_OFFSET := $(textofs-y)
/* include/asm-arm/arch-omap/memory.h */
40 #define PHYS_OFFSET UL(0x10000000)
/* arch/arm/kernel/head.S */
29 #define KERNEL_RAM_VADDR (PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET)
30 #define KERNEL_RAM_PADDR (PHYS_OFFSET + TEXT_OFFSET)
47 .macro pgtbl, rd
48 ldr \rd, =(KERNEL_RAM_PADDR - 0x4000)
49 .endm
得到pg table的開始位置之後，當然就是初始化囉。
line 221, 將pg table的base addr放到r0.
line 223, 將pg table的end addr放到r6.
line 224~228, 反覆地將0x0寫到pg table的區段裡頭，每個loop寫16bytes. (4x4)，直到碰到end，結果就是把它全部clear成0x0.
221 mov r0, r4
222 mov r3, #0
223 add r6, r0, #0x4000
224 1: str r3, [r0], #4
225 str r3, [r0], #4
226 str r3, [r0], #4
227 str r3, [r0], #4
228 teq r0, r6
229 bne 1b
line 231, 將位址等於 r10+PROCINFO_MM_MMUFLAGS 裡頭的值放到r7。r10是proc_info的位址。proc的info data structure被定義在『./include/asm-arm/procinfo.h』，offset取得的方式用compiler的功能，以便以後新增structure的欄位的時候不需要更動程式碼。這邊的動作合起來就是讀預設要設給mmu flags的值。
231 ldr r7, [r10, #PROCINFO_MM_MMUFLAGS] @ mm_mmuflags
問題怎麼填值？？拿出ARM的手冊，翻到MMU章節。一看發現page有很多種，還得分first level和second level。 念書時的印象，是從1st level在去查2nd level，先看怎麼設定1st level （不知以前老師有沒有亂教）
1. [31:20]存著section base addr
2. [19:2]存著mmu flags
3. [1:0]用來辨別這是存放哪種page, 有四種:
a. fault (00)
b. coarse page (01)
c. section (1st level) (10)
d. fine page (11)
4. pg tabel資料要存放到 [31:14] = translation base, [13:2] = table index , [1:0] = 0b00 的位址
來看code是怎麼設定。
line 239, 將pc的值往右shift 20次放到r6.這是取得前20高位元的資料，有點像是 1.。
line 240, 將r6往左shift 20次之後，和r7做or的動作，剛好也是 2.提到的mmu flags和1.處理好的資料做整理。所以前面兩個做完，就完成了bit[31:2]。
line 241， 將r3的資料寫到r4+(r6<<0x2)的地方去，剛好是4.提到的位址。（lucky）
239 mov r6, pc, lsr #20
240 orr r3, r7, r6, lsl #20
241 str r3, [r4, r6, lsl #2]
p.s. 用pc值剛好可以算出當前的page。
已經將pc所屬的page table entry(pte)設定好，接著繼續看
line 247, 248, 將KERNEL_START的位址往右shift 18算出pte的offset，(等於line239&241，239&241是先shift right 20然後shift left 2)，並將剛剛r3的值設給pte。『!』的意思是會把address存到r0。
line 249~252, 算出KERNEL_END-1的pte位址放到r6, KERNEL_START的下一個pte的位址放到r0。r0 <= r6的話就持續對pte寫入初值的動作。但是這邊的r3有加上（0x1<<20），所以原本的section base會變成加1，目前不是很明瞭為什麼要加1，或許往後面會找到答案。
247 add r0, r4, #(KERNEL_START & 0xff000000) >> 18
248 str r3, [r0, #(KERNEL_START & 0x00f00000) >> 18]!
249 ldr r6, =(KERNEL_END - 1)
250 add r0, r0, #4
251 add r6, r4, r6, lsr #18
252 1: cmp r0, r6
253 add r3, r3, #1 << 20
254 strls r3, [r0], #4
255 bls 1b
line279，PAGE_OFFSET是規範RAM mapping完後Kernel要用的virtual address，我們將這個位址所屬的pte算出來放到r0。
line 280~283,將要 map 的physical address的方式算出來放到r6。
line 284，最後將結果存到r0所指到的pte。以上三個動作，就是做好 ram 起頭的位址一開始map，還沒做完整塊map。由於我們目前的設定方式每塊是1MB，所以這邊是將RAM開始的1MB做map。
line 327,返回，結束一開始的create page table的動作，我們可以看出其實並沒有做完整的初始化page table，所以之後應該會有其他page table的細節。
279 add r0, r4, #PAGE_OFFSET >> 18
280 orr r6, r7, #(PHYS_OFFSET & 0xff000000)
281 .if (PHYS_OFFSET & 0x00f00000)
282 orr r6, r6, #(PHYS_OFFSET & 0x00f00000)
283 .endif
284 str r6, [r0]
327 mov pc, lr
附帶一提，我們這邊省略了一些用ifdef包起來的程式碼，像是一開始會印一些output message的程式碼（line286~326）。
自create page table返回後，我們偷偷看一下接下來的程式碼，
line 99, 將switch_data擺到r13
line 101, 將enable_mmu擺到lr
line 102, 將pc改跳到r10+PROCINFO_INITFUNC的地方去
其實這邊有點玄機，switch_data和enable_mmu都是function，結果位址都只是被存起來，並沒有直接跳過去執行。因為程式碼雖然順序是 switch_data->enable_mmu->proc init function，但執行的順序會是 procinfo 的init function-> enable_mmu -> switch_data 。至於為什麼要這樣寫的原因？就不清楚了，也還沒仔細推敲過。 switch_data最後就會跳到大家都很熟悉的start_kernel().
99 ldr r13, __switch_data @ address to jump to after
100 @ mmu has been enabled
101 adr lr, __enable_mmu @ return (PIC) address
102 add pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC
未完待續~
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