SPARC結(jié)構(gòu)與實(shí)時內(nèi)核的移植

1．寄存器窗口

SPARC結(jié)構(gòu)繼承伯克利RISC結(jié)構(gòu)，寄存器窗口是其一個重要特性。寄存器窗口又稱寄存器組，且該組寄存器只對當(dāng)前運(yùn)行程序可見。一個寄存器窗口包含32個無浮點(diǎn)寄存器，根據(jù)其使用習(xí)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個為當(dāng)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(dāng)前窗口指針（CWP）。Bit5為Trap開關(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)。

無效窗口標(biāo)識（Windows Invalid Register）寄存器。Bit0~Bit7分別對應(yīng)窗口0~7，當(dāng)該位值為1時表示對應(yīng)窗口為無效窗口。注意，%WIM只能有一位為1，即在CPU的8個寄存器窗口中只能存在一個窗口為無效窗口。

寄存器窗口的狀態(tài)與相關(guān)操作

每個寄存器窗口都可以劃分到以下四個狀態(tài)之中：Current態(tài)、Invalid態(tài)、Used態(tài)和Unused態(tài)。假設(shè)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(dāng)前語句為SAVE指令，并且CWP-1對應(yīng)的窗口為無效窗口時，發(fā)生Overflow Trap。因?yàn)樵诔绦蛘{(diào)用時每出現(xiàn)一個新的子程序就對應(yīng)一個SAVE語句，當(dāng)子程序調(diào)用級數(shù)大于寄存器窗口數(shù)時，就會出現(xiàn)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(dāng)前語句為RESTORE指令，并且CWP+1對應(yīng)的窗口為無效窗口時，發(fā)生Underflow Trap。通常RESTORE的內(nèi)容是之前Overflow Trap處理時保存到RAM中的，當(dāng)恢復(fù)到原來窗口時需要從RAM中讀出到寄存器。

2．堆棧結(jié)構(gòu)

堆棧幀

根據(jù)SPARC V8手冊的附錄D，每個程序都對應(yīng)一個堆棧幀。每個幀包括四個基本組成部分。從%sp開始，第一部分大小為16個字，用來在Overflow Trap和Underflow Trap時保存當(dāng)前窗口的inputs寄存器和local寄存器。第二部分大小為1個字，用來傳遞隱藏參數(shù)。當(dāng)前子程序返回值不是一個變量，而是一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，該參數(shù)可以是指向該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針。第三部分大小為6個字，分別對應(yīng)六個入口參數(shù)。這三部分是編譯器為每個子程序的常規(guī)分配。其余的為第四部分，大小不確定，通常包含當(dāng)前子程序中包含的Auto型的變量、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。

通常%sp為棧頂指針，%fp為棧幀指針，相當(dāng)于當(dāng)前棧的棧底。并且%sp就是%o6，%fp就是%i6，所以編譯器通常用語句（SAVE %sp，—0x148，%sp）來為新的線程分配一個新的棧幀。

圖2:中斷棧結(jié)構(gòu)