qemu模拟ARM构架综合分析

总体介绍

一般我们看一个构架的模拟，可能涉及这几个方面：

非特权态指令模拟

这个模拟相对直接，主要做的工作是写中间码去模拟一条一条的指令，这些都是一些和
特权态无关的指令，涉及的主要是计算、跳转和load/store指令，这些指令一般改变通用
寄存器、内存以及PC寄存器的状态。
特权态指令模拟

特权指令可能会改变CPU的状态，相关的模拟可能和CPU异常处理有关系。ARMv8上使用
MSR/MRS两条指令，用系统寄存器的id访问系统寄存器，具体逻辑在下面整理。
CPU内部中断异常模拟
machine模拟
关键外设模拟

一般我们只关心前端翻译就好，前端翻译的代码一般在hw/arm，target/arm这两个目录下,
hw/arm放machine相关的代码，arm的这个目录下放了一堆不同厂家的平台代码，一般我们
只使用virt这个平台，smmu的代码也在这里，gic相关的代码在hw/intc，target/arm下放
指令模拟和中断异常相关的代码，集中在cpu核的模拟。

系统寄存器访问

ARM64的前端翻译入口是aarch64_tr_translate_insn，ARM这里写的又点乱，直接解析指令
的编码，根据编码的特定域段进入不同类指令的解码函数解码，比较起来RISCV写的就很清
爽了，RISCV上把指令全部定义文件里，通过脚本自动生成一个decode函数，所有解码的行为
直接调用decode函数就好。

系统寄存器解码的调用路径是：

/* target/arm/translate-a64.c */
aarch64_tr_translate_insn
  +-> disas_b_exc_sys
    +-> disas_system
      +-> handle_sys(s, insn, l, op0, op1, op2, crn, crm, rt)
        +-> get_arm_cp_reginfo

从get_arm_cp_reginfo可以看出，系统寄存器被保存在名为cp_regs的一个哈希表里，这个
函数就是通过指令的各个域段作为key找到相关系统寄存器的描述结构体，寄存器的相关
操作函数都定义在这个结构体里，在系统初始化的时候插入到cp_regs哈希表里:

/* target/arm/cpu.c */
arm_cpu_realizefn
  +-> register_cp_regs_for_features
        /* 在V8这个分支定义相关和注册的寄存器 */
    +-> if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_V8))
      [...]
          /* 底层就是把定义的寄存器插入到cp_regs哈希表里 */
      +-> define_arm_cp_regs

CPU内部中断异常模拟

(todo: )

machine模拟

我们只看virt平台的模拟逻辑，机器实例的初始化函数是machvirt_init。

(todo: 启动、多核、NUMA)

关键外设模拟

ARM64的关键外设有GIC中断控制器和SMMU。

(todo: GIC)

SMMU的qemu模拟逻辑可以参考这里。