计算机系统启动过程,RPT00_计算机系统启动过程分析.pdf

计算机体系结构基础

胡伟武、苏孟豪

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第09章：计算机系统启动过程分析

• 处理器核初始化

• 总线接口初始化

• 设备探测及驱动加载

• 多核启动过程

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一句话要点

• 系统启动

• 从复位到系统可用

• 初始化是什么

• 将系统各种寄存器状态从不确定设置为确定，将一些模块状

态从无序强制为有序的一个过程

• 什么东西需要初始化

• CPU、内存、各类IO接口

• 怎么初始化

• 按照从核内到核外，从片内到片外的次序进行

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系统启动过程示意图

否

处理器复位 主核？

是

总线扫描

调试接口初始化 内存初始化 加载内核执行 等待唤醒

设备探测

TLB初始化 IO总线初始化 设备驱动加载 唤醒其它核 唤醒？

否

是

Cache初始化 命令行环境准备 操作系统启动

多核启动

处理器核 总线接口 设备探测

初始化 初始化 驱动加载 启动完成

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提纲

• 处理器核初始化

• 总线接口初始化

• 设备探测及驱动加载

• 多核启动过程

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处理器复位

• 从芯片引脚输入电平信号，将处理器内部的部分寄存器等

状态置为预设值

• 开始取指(MIPS处理器的第一条指令为0xBFC00000 )

• 复位输入是一个硬件初始化动作，至少需要完成最基本的

芯片状态初始化(保证第一条指令取指执行)

• 控制寄存器状态初始化，如处于核心态

• 核内程序计数器(PC )初始化为0xBFC00000

• 片内对于0xBFCxxxxx段地址的路由通路初始化

• 清空流水线有效位避免混乱

• 为什么不初始化更多硬件(如内存、Cache、TLB、寄存器)？

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首条指令

• 初始化CP0 (0号协处理器，用于控制处理器行为)

• 状态寄存器Status