SPARC結構與實(shí)時(shí)內核的移植

1．寄存器窗口

SPARC結構繼承伯克利RISC結構，寄存器窗口是其一個(gè)重要特性。寄存器窗口又稱(chēng)寄存器組，且該組寄存器只對當前運行程序可見(jiàn)。一個(gè)寄存器窗口包含32個(gè)無(wú)浮點(diǎn)寄存器，根據其使用習慣通常記為g0,...,g7；l0,...l7；i0,...,i7；o0,...,o7。其中 g0,...,g7為全局寄存器，其余24個(gè)為當前窗口寄存器。如圖1。

特殊寄存器%PSR、%WIM

處理器狀態(tài)（Processor State Register）寄存器。Bit0~Bit4為當前窗口指針（CWP）。Bit5為T(mén)rap開(kāi)關(guān)（ET）。Bit8~Bit11為中斷優(yōu)先級（PIL）。其中CWP與寄存器窗口操作相關(guān)，ET與Trap處理相關(guān)，PIL與中斷處理相關(guān)。

無(wú)效窗口標識（Windows Invalid Register）寄存器。Bit0~Bit7分別對應窗口0~7，當該位值為1時(shí)表示對應窗口為無(wú)效窗口。注意，%WIM只能有一位為1，即在CPU的8個(gè)寄存器窗口中只能存在一個(gè)窗口為無(wú)效窗口。

寄存器窗口的狀態(tài)與相關(guān)操作

每個(gè)寄存器窗口都可以劃分到以下四個(gè)狀態(tài)之中：Current態(tài)、Invalid態(tài)、Used態(tài)和Unused態(tài)。假設CWP值為5，%WIM值為0x01，那么寄存器窗口組可以進(jìn)行如下劃分：

W0：Invalid；W1~W4：Unused；W5：Current；W6~W7：Used。

Overflow：當前語(yǔ)句為SAVE指令，并且CWP-1對應的窗口為無(wú)效窗口時(shí)，發(fā)生Overflow Trap。因為在程序調用時(shí)每出現一個(gè)新的子程序就對應一個(gè)SAVE語(yǔ)句，當子程序調用級數大于寄存器窗口數時(shí)，就會(huì )出現寄存器窗口用完的情況，從而需要進(jìn)行Overflow Trap的處理，通常是將Used態(tài)的寄存器窗口的寄存器值保存在RAM中。

Underflow：當前語(yǔ)句為RESTORE指令，并且CWP+1對應的窗口為無(wú)效窗口時(shí)，發(fā)生Underflow Trap。通常RESTORE的內容是之前Overflow Trap處理時(shí)保存到RAM中的，當恢復到原來(lái)窗口時(shí)需要從RAM中讀出到寄存器。

2．堆棧結構

堆棧幀

根據SPARC V8手冊的附錄D，每個(gè)程序都對應一個(gè)堆棧幀。每個(gè)幀包括四個(gè)基本組成部分。從%sp開(kāi)始，第一部分大小為16個(gè)字，用來(lái)在Overflow Trap和Underflow Trap時(shí)保存當前窗口的inputs寄存器和local寄存器。第二部分大小為1個(gè)字，用來(lái)傳遞隱藏參數。當前子程序返回值不是一個(gè)變量，而是一個(gè)數據結構時(shí)，該參數可以是指向該數據結構的指針。第三部分大小為6個(gè)字，分別對應六個(gè)入口參數。這三部分是編譯器為每個(gè)子程序的常規分配。其余的為第四部分，大小不確定，通常包含當前子程序中包含的Auto型的變量、數據結構等等。

通常%sp為棧頂指針，%fp為棧幀指針，相當于當前棧的棧底。并且%sp就是%o6，%fp就是%i6，所以編譯器通常用語(yǔ)句（SAVE %sp，—0x148，%sp）來(lái)為新的線(xiàn)程分配一個(gè)新的棧幀。

圖2:中斷棧結構