[A-39]ARMv8/v9-Generic Timer工作原理

ver0.1

前言

前文我们描述了ARM Generic Timer的系统架构，帮助大家在更加宏观的角度认识了一个SOC时钟相关的基本框架和各个核心组件，以及GenericTimer在这个框架中的位置和信号通过时钟总线流转的路径。对于Generic Timer来说核心的组件有两个：System Counter；以及和每个PE-Core绑定的一组Timers。本文将在前文的基础上介绍Generic Timer工作的原理，其实也就是System Counter和Timers的工作流程。同样在阅读本文之前，希望大家读一读前序的文章作为基础：
(1)[V-00] 虚拟化概论-思想篇
(2)[A-38]ARMv8/v9-Generic Timer系统架构
(3)[V-05] 虚拟化基础-异常模型(Exception)(AArch64)
(4)ARM 中断子系统
(5)[V-02] 虚拟化基础-CPU架构(基于AArch64)
(6)[V-04] 虚拟化基础-寄存器集(基于AArch64)
(7)[A-17]ARMv8/ARMv9-Memory-内存屏障机制(Observer & Barrier)
(8)[A-15]ARMv8/ARMv9-Memory-弱排序内存模型(效率至上)

正文

1.1 system counter

我们先来搞清楚System Counter这个节点，因为"水是有源的，树是有根的"，ARM的Generic Timer工作的准不准是有原因的。System Counter作为SOC系统的全局计数器，我们还是有必要先搞清楚它的特征，搞清楚了System Counter之后，Generic Timer的工作原理也就比较容易理解了。我们在前文中中说过，System Counter是计数器，Timer是定时器，我们先搞清楚计数器，因为它是定时器工作的基础。

1.1.1 System counter Overview

先从系统架构的视角回顾一下System Counter，如图1-1所示：

图1-1 Generic Timer example

通过上图可以很明显的看出在通常的情况下System Counter和PE-Cores的关系，ARM推荐将这个System Counter这个组件实现在PE-Co