[hellogcc] [投稿] QEMU Internal - Block Chaining 2/3
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- Date: Sat, 1 Oct 2011 19:02:36 +0800
Copyright (c) 2011 陳韋任 (Chen Wei-Ren)
2. Block Chaining
我們再回到 cpu_exec (cpu-exec.c) 的內層迴圈。這邊主要看 tb_add_jump。
if (next_tb != 0 && tb->page_addr[1] == -1) {
// 這邊利用 TranlationBlock 指針的最低有效位後兩位指引 block chaining 的方向。
// next_tb -> tb
tb_add_jump((TranslationBlock *)(next_tb & ~3), next_tb & 3, tb);
}
// 這邊要注意到，QEMU 利用 TranslatonBlock 指針後兩位必為零的結果
// 做了一些手腳。QEMU 將其末兩位編碼成 0、1 或 2 來指引 block chaing
// 的方向。這種技巧在 QEMU 用得非常嫻熟。
next_tb = tcg_qemu_tb_exec(tc_ptr);
- tb_add_jump 呼叫 tb_set_jmp_target 做 block chaining 的 patch。另外，會利用
tb 的 jmp_next 和 tb_next 的 jmp_first 把 block chaining 中的 TranslationBlock
串成一個 circular list。這是以後做 block *unchaining* 之用。再複習一下
TranslationBlock，
struct TranslationBlock* code cache (host binary)
tb->tc_ptr -> TB
請注意! 當我們講 TB，可能是指 TranslationBlock，也可能是指 code cache 中的 TB。
好! 當我們 patch code cache 中的 TB，將它們串接在一起。我們同時也要把它們相對應
的 TranslationBlock 做點紀錄，利用 jmp_first 和 jmp_next 這兩個欄位。
這邊我先回到 tb_link_page，還記得我留下一些地方沒講嘛? 開始吧! ;-)
// jmp_first 代表跳至此 tb 的其它 TB 中的頭一個。jmp_first 初值為自己，末兩位為 10 (2)。
// 將來做 block chaining 時，jmp_first 指向跳至此 tb 的其它 TB 中的頭一個，tb1，末兩位
// 為 00 或 01，這代表從 tb1 的哪一個分支跳至此 tb。
tb->jmp_first = (TranslationBlock *)((long)tb | 2);
// jmp_next[n] 代表此 tb 條件分支的目標 TB。
// 注意! 如果目標 TB，tb2，孤身一人，jmp_next 就真的指向 tb2 (符合初次看到 jmp_next 所想
// 的語意)。
//
// 如果已有其它 TB，tb3，跳至 tb2，則賦值給 tb->jmp_next 的是 tb2 的 jmp_first，也就是
// tb3 (末兩位編碼 tb3 跳至 tb2 的方向)。
tb->jmp_next[0] = NULL;
tb->jmp_next[1] = NULL;
// tb_next_offset 代表此 TB 在 code cache 中分支跳轉要被 patch 的位址 (相對於其 code cache
// 的偏移量)，為了 direct block chaining 之用。
if (tb->tb_next_offset[0] != 0xffff)
tb_reset_jump(tb, 0);
if (tb->tb_next_offset[1] != 0xffff)
tb_reset_jump(tb, 1);
我們再回來看看 tb_add_jump 做了什麼。:-)
// block chaining 方向為: tb -> tb_next。n 用來指示 tb 條件分支的方向。
static inline void tb_add_jump(TranslationBlock *tb, int n,
TranslationBlock *tb_next)
{
// jmp_next[0]/jmp_next[1] 代表 tb 條件分支的目標。
if (!tb->jmp_next[n]) {
/* patch the native jump address */
tb_set_jmp_target(tb, n, (unsigned long)tb_next->tc_ptr);
// tb_jmp_remove 會用到 jmp_next 做 block unchaining，這個以後再講。
// tb_next->jmp_first 初值為自己，末兩位設為 10 (2)。
// 如果已有其它 TB，tb1，跳至 tb_next，則下面這條語句會使得
// tb->jmp_next 指向 tb1 (末兩位代表 tb1 跳至 tb_next 的方向)。
// tb_next->jmp_first 由原本指向 tb1 改指向 tb。
// 有沒有 circular list 浮現在你腦海中? ;-)
tb->jmp_next[n] = tb_next->jmp_first;
// tb_next 的 jmp_first 指回 tb，末兩位代表由 tb 哪一個條件分支跳至 tb_next。
tb_next->jmp_first = (TranslationBlock *)((long)(tb) | (n));
}
}
我們再來看是怎麼 patch code cache 中分支指令的目標地址。:-)
依據是否採用 direct jump，tb_set_jmp_target (exec-all.h) 有不同做法。
採用 direct jump 的話，tb_set_jmp_target 會根據 host 呼叫不同的
tb_set_jmp_target1。tb_set_jmp_target1 會用到 TB 的 tb_jmp_offset。
如果不採用 direct jump 做 block chaining，tb_set_jmp_target 會直接
修改 TB 的 tb_next。
- tb_set_jmp_target (exec-all.h)。
static inline void tb_set_jmp_target(TranslationBlock *tb,
int n, unsigned long addr)
{
unsigned long offset;
// n 可以為 0 或 1，代表分支跳轉的分向 taken 或 not taken。
offset = tb->tb_jmp_offset[n]; // tb 要 patch 的位址相對於 tb->tc_ptr 的偏移量。
tb_set_jmp_target1((unsigned long)(tb->tc_ptr + offset), addr);
}
- tb_set_jmp_target1 (exec-all.h)。
#elif defined(__i386__) || defined(__x86_64__)
static inline void tb_set_jmp_target1(unsigned long jmp_addr, unsigned long
addr)
{
/* patch the branch destination */
*(uint32_t *)jmp_addr = addr - (jmp_addr + 4); // jmp 的參數為 jmp
下一條指令與目標地址的偏移量。
/* no need to flush icache explicitly */
}
你會有這個疑問嗎? 在分支跳轉位址被 patch 到分支跳轉指令之前，它是要跳去哪裡? :-)
--
Wei-Ren Chen (陳韋任)
Computer Systems Lab, Institute of Information Science,
Academia Sinica, Taiwan (R.O.C.)
Tel:886-2-2788-3799 #1667
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