字节跳动社招面经 —— BSP驱动工程师（5）

接前一篇文章：字节跳动社招面经 —— BSP驱动工程师（4）

本文内容参考：

ARM64架构启动流程_arm64 linux kernel 启动流程-优快云博客

特此致谢！

上一回讲解了“嵌入式充电站”发的一篇文章字节跳动社招面经——BSP驱动工程师中的面试题一面的第2题，本回解析第3题。再次贴出面试题：

3. arm64启动流程

arm64架构的启动流程是一个多阶段、分层次的过程，涉及硬件初始化、权限切换、代码加载和操作系统启动。以下是其核心流程的详细说明：

（1）硬件上电与BootROM执行

1）复位向量（Reset Vector）

CPU上电后，从固定地址（通常为0x00000000或厂商定义的地址）开始执行BootROM代码。

• BootROM是芯片内部只读固件，负责最底层硬件初始化（如时钟、内存控制器、安全引擎）。
• 验证下一阶段代码（如Bootloader）的数字签名（Secure Boot）。

2）异常级别（Exception Level，EL）

arm64启动时运行在最高特权模式：

• EL3（Secure Monitor）：负责安全世界（Secure World）与非安全世界（Normal World）的切换。
• EL2（Hypervisor）：可选，支持虚拟化。
• EL1（OS Kernel）：操作系统内核运行级别。
• EL0（User Space）：用户应用程序。

（2）加载并执行Bootloader

1）Primary Bootloader（如ARM Trusted Firmware，ATF）

• 任务

a. 初始化关键外设（如UART调试串口、DRAM控制器）；

b. 设置异常向量表（Exception Vector Table）；

c. 加载下一阶段Bootloader（如U-Boot）到内存；

d. 切换异常级别（从EL3 → EL2或EL1）。

• 示例代码（ATF跳转）

bl31_main() {
    // 初始化平台硬件
    plat_initialize();
    // 跳转到非安全世界（EL2/EL1）
    enter_normal_world();
}

2）阶段 2：Secondary Bootloader（如U-Boot）

• 任务

a. 完整内存映射初始化（如DDR配置）；

b. 加载设备树（Device Tree Blob，DTB）或ACPI表；

c. 从存储介质（eMMC、NVMe、网络）加载操作系统内核（如Linux）；

d. 传递启动参数（内核地址、设备树地址、命令行参数）。

• U-Boot命令示例

# 从 eMMC 加载内核和设备树到内存
load mmc 0:1 ${kernel_addr_r} Image
load mmc 0:1 ${fdt_addr_r} dtb.dtb
# 启动内核
booti ${kernel_addr_r} - ${fdt_addr_r}

（3）操作系统内核启动

1）内核解压与重定位（如Linux）

• 任务

a. 自解压（如果内核为压缩格式，如Image.gz）；

b. 初始化页表、MMU和缓存；

c. 解析设备树或ACPI，初始化硬件（如中断控制器、PCIe、USB）；

d. 挂载根文件系统，启动用户空间初始化进程（如systemd或init）。

• 内核启动流程

start_kernel() {
    setup_arch();          // 架构相关初始化（ARM64）
    init_irq();            // 中断控制器初始化（GIC）
    time_init();           // 时钟源初始化
    rest_init();           // 创建 init 进程
}

（4）多核启动（SMP初始化）

• 主核（Primary Core）

执行完整启动流程。

• 从核（Secondary Cores）

a. 上电后处于等待状态（通过spin-table或PSCI协议）；

b. 主核通过发送中断（SGI）或设置唤醒地址唤醒从核；

c. 从核跳转到内核指定的入口地址（如secondary_startup）。

• 示例（设备树配置spin-table）

cpu@1 {
    device_type = "cpu";
    reg = <0x0 0x1>;
    enable-method = "spin-table";
    cpu-release-addr = <0x0 0x8000fff8>;
};

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