Changes between Version 83 and Version 84 of SoclibCourseTp3
- Timestamp:
- Oct 23, 2020, 3:16:15 AM (4 years ago)
Legend:
- Unmodified
- Added
- Removed
- Modified
-
SoclibCourseTp3
v83 v84 32 32 33 33 Les modèles de simulation des composants matériels instanciés dans cette architecture sont disponibles dans la bibliothèque SoCLib. 34 Ils vous sont fournis, et vous n'aurez pas à les re -écrire vous-même.34 Ils vous sont fournis, et vous n'aurez pas à les reécrire vous-même. 35 35 36 36 Le composant '''!VciXcacheWrapper''' peut encapsuler différents processeurs RISC 32 bits. Le coeur du processeur est modélisé par un ISS (Instruction Set Simulator). 37 Le type du proces eur instancié (MIP32, ARM, SPARCV8, PPC405, NIOS, !MicroBlaze, etc.) est défini par un paramètre template du composant `VciXcacheWrapper`.37 Le type du processeur instancié (MIP32, ARM, SPARCV8, PPC405, NIOS, !MicroBlaze, etc.) est défini par un paramètre template du composant `VciXcacheWrapper`. 38 38 Consultez la documentation [http://www.soclib.fr/trac/dev/wiki/Component/VciXcacheWrapper ici]. 39 39 40 40 Le composant '''!VciSimpleRam''' est utilisé pour modéliser des mémoires inscriptibles embarquées (SRAM). On utilise le même composant pour modéliser des mémoires non inscriptibles (ROM). 41 Ce composant speut contenir un ou plusieurs segments (correspondant à des tranches disjointes42 de l'espace ad dressable). Le composant analyse les bits de poids fort de l'adresse VCI41 Ce composant peut contenir un ou plusieurs segments (correspondant à des tranches disjointes 42 de l'espace adressable). Le composant analyse les bits de poids fort de l'adresse VCI 43 43 pour déterminer le segment désigné. Les bancs de mémoire physique correspondant aux différents segments 44 44 sont modélisés par des tableaux C++ dont la longueur est définie par les valeurs stockées dans la `MappingTable`. 45 45 Consultez la documentation [http://www.soclib.fr/trac/dev/wiki/Component/VciSimpleRam ici]. 46 46 47 Enfin le composant '''!VciMultiTty''' est un contrôleur de terminaux alpha -numériques. Ce composant peut contrôler de 1 à 256 terminaux (un terminal est une paire écran / clavier). Pratiquement, chaque terminal est modélisé par l'ouverture d'une fenêtre XTERM indépendante sur l'écran de la station de travail qui exécute la simulation.47 Enfin le composant '''!VciMultiTty''' est un contrôleur de terminaux alphanumériques. Ce composant peut contrôler de 1 à 256 terminaux (un terminal est une paire écran / clavier). Pratiquement, chaque terminal est modélisé par l'ouverture d'une fenêtre XTERM indépendante sur l'écran de la station de travail qui exécute la simulation. 48 48 Chaque terminal possède 4 registres adressables pour la lecture ou l'écriture, et fonctionne en mode ''caractère'': 49 49 on ne peut lire ou écrire qu'un seul caractère par transaction VCI. … … 60 60 Le GIET fournit principalement trois services: 61 61 62 * un ''gestionnaire sd'appels systèmes'' fournissant en particulier des fonctions d'accès aux périphériques.63 * un ''gestionnaire d'interruptions'' supportant un mécanisme sd'interruptions vectorisées.62 * un ''gestionnaire d'appels systèmes'' fournissant en particulier des fonctions d'accès aux périphériques. 63 * un ''gestionnaire d'interruptions'' supportant un mécanisme d'interruptions vectorisées. 64 64 * un ''gestionnaire d'exceptions'' permettant de traiter les erreurs des programmes utilisateurs. 65 Les deux principales limitations du GIET, qui le différencie ntd'un ''vrai'' système d'exploitation, sont l'absence de support pour la mémoire virtuelle, et l'absence de support pour la création dynamique de tâches.66 67 Le code est donc séparé en deux parties : Les fichiers contenant le code système qui s'exécute en mode ''superviseur'' est contenu dans le répertoire '''sys''', tandis que les fichiers contenant le code applicatif qui s'exécute en mode ''utilisateur'' est contenudans le répertoire '''app'''.68 69 * Le fichier '''sys_handler.c''' est écrit en C. Il est dans le répertoire '''sys''', et contient le code du gestionnaire d'appels système s, chargé d'appeler la fonction système correspondant au service demandé.65 Les deux principales limitations du GIET, qui le différencie d'un ''vrai'' système d'exploitation, sont l'absence de support pour la mémoire virtuelle, et l'absence de support pour la création dynamique de tâches. 66 67 Le code est donc séparé en deux parties : les fichiers contenant le code système qui s'exécute en mode ''superviseur'' sont contenus dans le répertoire '''sys''', tandis que les fichiers contenant le code applicatif qui s'exécute en mode ''utilisateur'' sont contenus dans le répertoire '''app'''. 68 69 * Le fichier '''sys_handler.c''' est écrit en C. Il est dans le répertoire '''sys''', et contient le code du gestionnaire d'appels système, chargé d'appeler la fonction système correspondant au service demandé. 70 70 * Le fichier '''exc_handler.c''' est écrit en C. Il est dans le répertoire '''sys''', et contient le code du gestionnaire d'exceptions, chargé de la signalisation et du traitement des erreurs détectées dans les programmes utilisateurs. 71 71 * Le fichier '''irq_handler.c''' est écrit en C. Il est dans le répertoire '''sys''', et contient le code du gestionnaire d'interruptions, ainsi que les routines de traitement des interruptions (ISR). 72 * Le fichier '''ctx_handler.c''' est écrit en C. Il est dans le répertoire '''sys''', et contient le code du gestionnaire de changements de contexte, utilisé lorsqu eun processeur exécute plusieurs tâches en multiplexage temporel.72 * Le fichier '''ctx_handler.c''' est écrit en C. Il est dans le répertoire '''sys''', et contient le code du gestionnaire de changements de contexte, utilisé lorsqu’un processeur exécute plusieurs tâches en multiplexage temporel. 73 73 * Le fichier '''drivers.c''' contient les fonctions d'accès aux périphériques. Il rassemble donc les ''pilotes'' de tous les périphériques de la machine. 74 74 * Le fichier '''common.c''' est écrit en C. Il est dans le répertoire '''sys''', et contient les fonctions générales du système d'exploitation. 75 75 * Le fichier '''giet.s''' est écrit en assembleur MIPS32. Il est dans le répertoire '''sys''', et contient la fonction qui analyse la cause de l'appel au GIET, et la fonction de sauvegarde/restauration de contexte. 76 * Le fichier '''stdio.c''' est écrit en C. Il est dans le répertoire '''app''' car il contient l'ensemble des appels système s qui peuvent être utilisés par un programme utilisateur écrit en C. Le nom de ce fichier provient du fait que la plupart des appels systèmessont utilisés pour accéder aux périphériques.76 * Le fichier '''stdio.c''' est écrit en C. Il est dans le répertoire '''app''' car il contient l'ensemble des appels système qui peuvent être utilisés par un programme utilisateur écrit en C. Le nom de ce fichier provient du fait que la plupart des appels système sont utilisés pour accéder aux périphériques. 77 77 78 78 Le code source du GIET est accessible et stocké dans le répertoire suivant: … … 82 82 }}} 83 83 84 Vous pouvez vous faire une copie privée de ces fichiers pour pouvoir les consulter plus facilement, mais il est fortement déconseillé d'utiliser cette copie locale pour générer le code binaire, le code du GIET peut évoluer, et il faut toujours utiliser la version de référence.84 Vous pouvez vous faire une copie privée de ces fichiers pour pouvoir les consulter plus facilement, mais il est fortement déconseillé d'utiliser cette copie locale pour générer le code binaire, le code du GIET peut évoluer, et il faut toujours utiliser la version de référence. 85 85 86 86 == 3.2 Génération du code == 87 87 88 Puisque le système et les applications sont écrits écritsen langage C, il faut utiliser un cross-compilateur C spécifique au processeur MIPS32 pour générer d'une part le code applicatif, et d'autre part le code du système d'exploitation embarqué.89 90 Le résultat de la compilation consiste en deux fichiers binaire au format ELF, '''sys.bin''' et '''app.bin''', qui devront être chargés dans les mémoires embarquées du MPSoC.88 Puisque le système et les applications sont écrits en langage C, il faut utiliser un cross-compilateur C spécifique au processeur MIPS32 pour générer d'une part le code applicatif, et d'autre part le code du système d'exploitation embarqué. 89 90 Le résultat de la compilation consiste en deux fichiers binaires au format ELF, '''sys.bin''' et '''app.bin''', qui devront être chargés dans les mémoires embarquées du MPSoC. 91 91 92 92 == 3.3 Chargement du code == … … 97 97 98 98 La phase de chargement du système d'exploitation et du code applicatif est en pratique exécutée à chaque mise sous tension, 99 ou chaque fois qu'on active le signal NRESET. Elle peut être très longue (plusieurs millions de cycles). Un fois que le ''bootloader'' a été validé,99 ou chaque fois qu'on active le signal NRESET. Elle peut être très longue (plusieurs millions de cycles). Une fois que le ''bootloader'' a été validé, 100 100 cette phase de chargement du code n'apporte plus beaucoup d'information, quand on souhaite mettre au point ou mesurer les performances d'une application logicielle sur une architecture matérielle modélisée avec SoCLib. 101 101 102 102 La plate-forme SoCLib fournit donc un service permettant d'initialiser directement les mémoires embarquées à partir du code contenu 103 103 dans le fichier ELF. Cette initialisation n'est plus réalisée lors de l'exécution de la simulation (dans la phase de boot), elle 104 est réalisée avant le démarrage de la simulation. En pratique, ce chargement est réalisé par le constructeur du composant !VciSimpleRam, gr àce à un argument `loader` qui lui permet d'accéder au contenu du fichier ELF contenant le code binaire. Ce constructeur posséde un autre argument lui permettant d'accéder105 à la `MappingTable`. Il peut donc déterminer quels segments ont été affectés à la RAM (ou à la laROM) et lesquels doivent être initialisés.104 est réalisée avant le démarrage de la simulation. En pratique, ce chargement est réalisé par le constructeur du composant !VciSimpleRam, grâce à un argument `loader` qui lui permet d'accéder au contenu du fichier ELF contenant le code binaire. Ce constructeur possède un autre argument lui permettant d'accéder 105 à la `MappingTable`. Il peut donc déterminer quels segments ont été affectés à la RAM (ou à la ROM) et lesquels doivent être initialisés. 106 106 107 107 On économise ainsi plusieurs millions de cycles de simulation, et le code de boot peut être beaucoup plus court (le code de boot utilisé dans ce TP contient moins de 20 lignes d'assembleur). … … 119 119 == 4.1 segmentation de l'espace adressable == 120 120 121 Pour cette architecture, il faut définir 9 segments dans l'espace adressable, dont 3 correspondent à l'application et 6 appartiennent au système d'exploitation (adr resses plus grandes que 0x80000000).121 Pour cette architecture, il faut définir 9 segments dans l'espace adressable, dont 3 correspondent à l'application et 6 appartiennent au système d'exploitation (adresses plus grandes que 0x80000000). 122 122 123 123 === segments applicatifs === … … 135 135 * '''seg_kcode''' est le segment contenant le code du système qui s'exécute en mode ''kernel''. Il s'agit principalement du code du Gestionnaire d'Interruptions, Exceptions, et Trappes (GIET), du code des fonctions système, ainsi que du code des routines d'interruption (ISR, pour interrupt Service Routine). Ce segment est assigné à la RAM. L'adresse de base 0x80000000. On choisira une capacité de stockage de 64 Koctets. 136 136 137 * '''seg_kdata''' est le segment contenant les données cachables du système d'exploitation. Il est assigné à la RAM. L'adresse de base est égale à 0x81000000. Sa capacité es rde 64Koctets.138 139 * '''seg_kunc''' est le segment contenant les données non cachables du système d'exploitation. Il est assigné à la RAM. L'adresse de base est égale à 0x82000000. Sa capacité es rde 64Koctets.137 * '''seg_kdata''' est le segment contenant les données cachables du système d'exploitation. Il est assigné à la RAM. L'adresse de base est égale à 0x81000000. Sa capacité est de 64Koctets. 138 139 * '''seg_kunc''' est le segment contenant les données non cachables du système d'exploitation. Il est assigné à la RAM. L'adresse de base est égale à 0x82000000. Sa capacité est de 64Koctets. 140 140 141 141 * '''seg_tty''' est le segment associé au contrôleur de terminaux TTY. On prendra pour adresse de base la valeur 0x90000000, et pour longueur 64 octets, ce qui permet d'adresser jusqu'à 4 terminaux indépendants. … … 145 145 Les adresses de base des segments sont utilisées à la fois par le matériel et par le logiciel embarqué. Elles doivent donc être définies à deux endroits : 146 146 147 1. Pour le matériel, les ad dresses de base et les longueurs des segments doivent être définies dans le fichier '''tp3_top.cpp''' pour ëtre stockées dans la !MappingTable. Elles sont utilisées dans la phase de configuration du matériel par les constructeurs des composants.147 1. Pour le matériel, les adresses de base et les longueurs des segments doivent être définies dans le fichier '''tp3_top.cpp''' pour être stockées dans la !MappingTable. Elles sont utilisées dans la phase de configuration du matériel par les constructeurs des composants. 148 148 149 149 1. Pour le logiciel, les adresses de base des segments doivent être définies dans le fichier '''soft/seg.ld''' qui contient les directives pour l'éditeur de liens lors de la compilation du logiciel embarqué. … … 153 153 Le répertoire '''soft''' de l'archive qui vous est fournie contient les fichiers spécifiques à l'application embarquée : 154 154 155 * Le GIET peut supporter des architectures comportant plusieurs processeur , mais les structures de données utilisées par le système doivent être dimensionnées en fonction du nombre de processeurs et du nombre de tâches parallèles. Ces paramètres sont définis dans le fichier '''soft/config.h'''.155 * Le GIET peut supporter des architectures comportant plusieurs processeurs, mais les structures de données utilisées par le système doivent être dimensionnées en fonction du nombre de processeurs et du nombre de tâches parallèles. Ces paramètres sont définis dans le fichier '''soft/config.h'''. 156 156 157 157 * le fichier '''reset.s''' est écrit en assembleur et contient le code de boot qui est exécuté à la mise sous tension, ou lors de l'activation du signal NRESET. Ce code s'exécute en mode ''kernel'', mais il est spécifique à chaque plate-forme matérielle, car il est chargé d'initialiser les périphériques présents dans l'architecture. Il variera donc d'un TP à l'autre. … … 174 174 }}} 175 175 176 '''Question''' : Editez le fichier '''reset.s''', de façon à définir la taille du segment de pile. On choisira une taille de 64 Koctets.176 '''Question''' : Éditez le fichier '''reset.s''', de façon à définir la taille du segment de pile. On choisira une taille de 64 Koctets. 177 177 178 178 C'est le code de boot qui réalise le branchement vers la première instruction de l'application grâce à l'instruction ''eret''. … … 191 191 Le fichier '''stdio.c''' contient l'ensemble des appels systèmes fournis par le GIET aux applications. 192 192 193 '''Question''' : Editez le fichier '''stdio.c''' contenu dans le répertoire de référence du GIET. Quels sont les appels système qui permettent d'accéder à un terminal TTY ? Que trouve-t-on dans le code de chacun de ces appels système?194 195 Le fichier '''seg.ld''' est inclus dans les deux fichier '''sys.ld''' et '''app.ld''', et définit les adresses de base de tous les segments pour le logiciel.193 '''Question''' : Éditez le fichier '''stdio.c''' contenu dans le répertoire de référence du GIET. Quels sont les appels système qui permettent d'accéder à un terminal TTY ? Que trouve-t-on dans le code de chacun de ces appels système? 194 195 Le fichier '''seg.ld''' est inclus dans les deux fichiers '''sys.ld''' et '''app.ld''', et définit les adresses de base de tous les segments pour le logiciel. 196 196 197 197 '''Question''' : Complétez le fichier '''seg_ld''' pour définir les adresses de base des différents segments. 198 198 199 Lancez l'exécution du Makefile dans le répertoire ''soft''. Quatre fichiers doivent être créés: '''app.bin''' et '''sys.bin''' contiennent le code binaire au format ELF, et les fichier '''app.bin.txt'' et '''sys.bin.txt''' contiennent une version desassemblée (donc lisible) de ce code binaire.200 201 '''Question''' : Editez le fichier ''app.bin.txt''. Combien d'instructions assembleur ont été générées pour le programme main? Vérifiez que l'adresse du point d'entrée dans le programme utilisateur est bien rangée au début du segment ''seg_data''.199 Lancez l'exécution du Makefile dans le répertoire ''soft''. Quatre fichiers doivent être créés: '''app.bin''' et '''sys.bin''' contiennent le code binaire au format ELF, et les fichiers '''app.bin.txt'' et '''sys.bin.txt''' contiennent une version désassemblée (donc lisible) de ce code binaire. 200 201 '''Question''' : Éditez le fichier ''app.bin.txt''. Combien d'instructions assembleur ont été générées pour le programme main? Vérifiez que l'adresse du point d'entrée dans le programme utilisateur est bien rangée au début du segment ''seg_data''. 202 202 203 203 == 4.3 Description de l'architecture matérielle == … … 213 213 '''Question''' : Définissez l'argument du composant ''loader'' qui réalise le chargement du code binaire dans les mémoires ROM et RAM. Cet argument est une liste de chaînes de caractères définissant les cheminoms des différents fichiers ELF contenant du code binaire à charger en mémoire. 214 214 215 '''Question''' : Définissez les arguments des constructeurs des composants matériels instanciés, ainsi que les valeurs de leurs paramètres template. Vous devez consulter la documentation des composants !VciXcacheWrapper et !VciSimpleRam pour comprendre la signification des arguments. On choisira des caches à correspondance directe (c'est àdire un seul niveau d'associativité), ayant une capacité totale de 4 Koctets et des lignes de caches d'une longueur de 16 octets.215 '''Question''' : Définissez les arguments des constructeurs des composants matériels instanciés, ainsi que les valeurs de leurs paramètres template. Vous devez consulter la documentation des composants !VciXcacheWrapper et !VciSimpleRam pour comprendre la signification des arguments. On choisira des caches à correspondance directe (c'est-à-dire un seul niveau d'associativité), ayant une capacité totale de 4 Koctets et des lignes de caches d'une longueur de 16 octets. 216 216 217 217 '''Question''' : Complétez la net-list en connectant les signaux du bus. … … 219 219 == 4.4 Génération du simulateur == 220 220 221 Les composants matériels modélisé es dans les TP1 et TP2 étaient très simples. Vous avez pu décrire vous-même les modèles de simulation de ces composants, et vous avez pu écrire ''à la main'' le Makefile permettant de générer le simulateur.221 Les composants matériels modélisés dans les TP1 et TP2 étaient très simples. Vous avez pu décrire vous-même les modèles de simulation de ces composants, et vous avez pu écrire ''à la main'' le Makefile permettant de générer le simulateur. 222 222 223 223 Mais les composants instanciés ici (!VciXcacheWrapper, !VciSimpleRam, et !VciMultiTty) sont des objets 224 nettement plus complexes, qui utilisent eux-même un gransd nombre d'autres composants.224 nettement plus complexes, qui utilisent eux-mêmes un grand nombre d'autres composants. 225 225 Tous les fichiers sont accessibles sur le serveur SVN de SoCLib, qui fournit un service de 226 226 gestion de versions et supporte le développement coopératif de la plate-forme. Mais l'exploitation de cette … … 335 335 Pour attirer votre attention sur des erreurs fréquentes, faites les essais suivants : 336 336 1. Modifiez l'adresse de base du segment ''seg_gcd'' dans le fichier ''tp3_top.cpp'' pour lui donner la valeur 0xB0000000 au lieu de 0x9000000. Relancez la compilation et la simulation. Expliquez les résultats obtenus. 337 1. Déclarez le segment correspondant au périphérique s GCD (seg_gcd) comme cachables. Relancez la compilation et la simulation. Expliquez les résultats obtenus.337 1. Déclarez le segment correspondant au périphérique GCD (seg_gcd) comme cachable. Relancez la compilation et la simulation. Expliquez les résultats obtenus. 338 338 339 339 == 4.6 Modification du logiciel embarqué == 340 340 341 341 Puisque le logiciel embarqué est chargé dynamiquement dans la RAM et dans la ROM lors du lancement du simulateur, 342 il est possible de modifier le logiciel embarqué (fichier '''app.bin'''), sans modifier l'architecture matérielle et donc sans r egénérer le simulateur.342 il est possible de modifier le logiciel embarqué (fichier '''app.bin'''), sans modifier l'architecture matérielle et donc sans régénérer le simulateur. 343 343 344 344 On va donc maintenant écrire une application logicielle un peu plus complexe, qui utilise le coprocesseur GCD, … … 346 346 du fichier '''bin.soft'''. 347 347 348 '''Question:''' Modifiez le fichier '''main.c''', pour que les programme C exécute une boucle infinie dans laquelle on effectue successivement les opérations suivantes :348 '''Question:''' Modifiez le fichier '''main.c''', pour que les programmes C exécute une boucle infinie dans laquelle on effectue successivement les opérations suivantes : 349 349 350 350 1. affichage du numéro de cycle et du numéro d'itération. … … 367 367 = 5 Compte-rendu = 368 368 369 Vous devez rédiger un compte-rendu pour ce TP, et une démonstration de votre simulateur au début du TP de la semaine suivante ou plus tard (vous devez organiser vos répertoire de TP proprement...).369 Vous devez rédiger un compte-rendu pour ce TP, et une démonstration de votre simulateur au début du TP de la semaine suivante ou plus tard (vous devez organiser vos répertoires de TP proprement...).