[GCC] inline asm

gcc提供了內嵌語法，使在 C 語言中可以直接撰寫組合語言。

asm voltaile(                                   ; 內嵌起始符號
     assembler template                ; 組合語言程式
     : output operands                 ; : 輸出參數列表
     : input operands                  ; : 輸入參數列表
     : list of clobbered registers     ; : 被更改的暫存器列表
     );     

":" : 分隔符號

assembler template: 組語部分，需存取output/input operands列表內容

%0: 輸出

%1~N:輸入

clobber: 告訴compiler，哪些register被這段code改了

operand register的修飾符(constraint):

• f : 是floating point register (有些 cpu 有專屬的 floating point register) 
• I : 立即定址 immediate operands
• J : Indexing constants 
• K : negative value in rhs 
• L: negative value in rhs 
• M : for shift 
• r : General registers -- ARM 一般用這個

• = : Write-only (通常所有的 output operand 都會加這個符號)
• + : Read-Write (inline assemnly 不支援這個符號)
• & : Output only - 這個register 只做 output 使用

參考:

http://stenlyho.blogspot.tw/2008/08/cinline-casmasm-code-asmmovl-1eaxnt.html

周邊裝置操作與記憶體映射

IO(周邊裝置)的操作有兩種方式:

1. 指令
• 如 WR R1, LCD #利用WR指令將R1的值寫至LCD(IO)
• 缺點這種專用指令沒辦法用C寫

2. 記憶體映射
• 利用記憶體存取指令進行輸出入功能的方式(CPU沒有輸出入指令如1)
• 周邊裝置會配置特定的記憶體位址空間給IO裝置
• 當對該位址作如store(register->ram)的輸出指令時，就會將資料輸出到該IO。
• 其實對CPU而言不論是記憶體或是周邊裝置都是透過匯流排做溝通(匯流排控制器控制周邊(包含記憶體)主要為位址, 資料, 控制訊號需要處理)，

所以本來就可以一是同仁的操作。

•  

等待方式:

1. busy waiting: polling
2. interrupt

[C] How to build up the call tree?

實驗:
利用 compiler tool( https://gcc.godbolt.org/)翻譯為組語，
並做說明(留意下註解中的順序)


當呼叫printCallTree即可將call tree上的函式位置printf出來(或存在ram)，
然後再用腳本(offline)將位置對應到map檔中的symbo，
得到call tree。
這樣的程式可以放在Exception ISR中，
得知fun的呼叫關係，
增加debug的資訊。

p.s 實作時需要參考IC的calling convertion

C:

void printCallTree(){}

void callee(){ callee2();}

void caller(void){callee();}

assembly:

callStack(): #1 暫存器RA可以反查到 text.callee()

...

callee():

addiu $sp,$sp,-32

sw $31,28($sp) #3, 從這可反推RA放在stack的哪，而RA又可以找到caller()＿

sw $fp,24($sp)

move $fp,$sp

jal callee2() #2 從text這往上找到 push ra的指令

nop

nop

move $sp,$fp

lw $31,28($sp)

lw $fp,24($sp)

addiu $sp,$sp,32

j $31

nop

caller():

addiu $sp,$sp,-32

sw $31,28($sp) #5 同理

sw $fp,24($sp)

move $fp,$sp

jal callee() #4 同理

nop

nop

move $sp,$fp

lw $31,28($sp)

lw $fp,24($sp)

addiu $sp,$sp,32

j $31

nop

[C] stack frame and frame pointer

定義:
stack frame(堆疊框架): 一個函式所包含的堆疊區塊
frame pointer:用來界定 stace frame 位置(的暫存器

目的:
可利用frame pointer與相對定址存取函式中的變數與參數

實驗:
使用online compiler( https://gcc.godbolt.org/ ),
翻譯成組語，來查看frame pointer的操作

C:

void caller(void){

int a, b, c;

a=99;

b=123;

c = add(a, b);

}

int add(int a, int b){

int c[1];

c[0] = a;

    return c[0] + b;

}

assembly:

caller():

----------------------------------------------------------------------------- prologue

Audio $sp, $sp, -48 #expand stack

sw $31,44($sp) #push ra

sw $fp,40($sp) #push fp (fp代表函式開頭時的堆疊)

move $fp,$sp # fp = ra

----------------------------------------------------------------------------- body

li $2,99 # 0x63

sw $2,24($fp) #利用fp及相對定址將a存到stack中(sp已經指到後面了，用起來不方便)

li $2,123

sw $2,28($fp)

lw $5,28($fp)

lw $4,24($fp) #add的參數(為副本), 放在堆疊上

jal add(int, int) #呼叫add()

nop

---------------------------------------------------------------------------- eplilogue(動作與prologue相反)

sw $2,32($fp)

nop

move $sp,$fp #回復 sp

lw $31,44($sp) #回復ra

lw $fp,40($sp) #回復fp

addiu $sp,$sp,48 #回復sp

j $31 #return

nop

add(int, int):

addiu $sp,$sp,-24 #expand stack

sw $fp,20($sp) #push fp

move $fp,$sp #fp = ra

sw $4,24($fp) #參數 b(利用fp存取caller的參數)

sw $5,28($fp) #參數 a

lw $2,24($fp)

nop

sw $2,8($fp)

lw $3,8($fp)

lw $2,28($fp)

nop

addu $2,$3,$2

move $sp,$fp

lw $fp,20($sp)

addiu $sp,$sp,24

j $31

nop

重點:

1. frame pointer的作用

2. prologue 與 eplilogue的動作，包含:  ra, fp, sp的處理

reference:

MIPS calling conversion

[ThreadX, 9] queue

注意:

1. Queue 中的mail Size是有限制的(傳給Queue時會Copy一個複本到FIFO trail)，且只能是1/2/4/8/16/32 word(UINT)，當超過此size spec則傳pointer

#define TX_1_ULONG          1

#define TX_2_ULONG          2

#define TX_4_ULONG          4

#define TX_8_ULONG          8

#define TX_16_ULONG         16

#define TX_32_ULONG         32

[ThreadX, 8] evet

用來同步與通知。

注意:

• 當 tx_event_flag_set 使用 TX_OR選項時，OS會檢查所有掛起的Thread，滿足條件的thread resume。
• 應避免同一EVENT的thread數量，太多Thread話System overhead.
• 當條件滿足時，get能對flag做clear(滿足的bits)的動作，如下表
• 

[ThreadX, 7] semaphore

可用來做互斥，通知，同步等動作。

與Mutex相比，沒有擁有權的概念，所以會發生幾個狀況:

1. ThreadA能藉由Put指令將ThreadB Release
2. ThreadA Get兩次則 dead lock。