MIPS(3)
レバ刺が禁止になっちゃって、そろそろ禁断症状が出てるかな？ そういう人は、夏休みを利用 して、隣の国へでもレバ刺食べ放題ツアーに行けばいいと思うぞ。
でも、お上は昔っから、禁止禁止何でも禁止の方向へ走ってませんかね。レバ刺ぐらい、事故判断 で食べてもいいと思うんだけどな。そのうちにヤミレバとかが出てくるに違いない。
禁止と言えば、近くの公園が有るんだけど、禁止禁止の看板が立ってるな。ボール遊びしては いけません。ペットは連れてこないでください、等々。一体、公園で何をしろと？ 爺婆が年に 一度集まって、桜の花見ぐらいですかね？ 息が詰まるような世の中だ事。
最近、川の学校って本を読んだ。副題が、川がき養成講座なんて書いてあるんで、そそっかしい おいらは、川でも牡蠣が取れるんかと思っちゃったぞ。牡蠣じゃなくて餓鬼ね。
川を遊び場にして、水泳をやるも好し、滝つぼ目掛けて飛び込みやるも好し、魚を釣っても、 捕まえても好し、カヌーで遊んでも好し、自分の好きなように遊べって言うのを提唱する学校。
その本にも、禁止禁止が載ってた。川は危ないから近寄ってはいけない、ナイフを持つのは危ない、 生き物を殺してはいけない、等々。いけないずくしですよ。これじゃ子供は萎縮しちゃうよ。
で、川の学校の主催に繋がったんだとか。もう12年も続けていて、毎度入学希望者が絶えないそう。 フィールドは、四国の吉野川。綺麗で、水が温かく、川遊びには最適とか。 いいね。
おいらも昔、よく川で遊んだものだ。自転車のスポークを改造して、フォークみたいなヤスを 作って、かじかとかよく取ったなあ。焼いて食べると最高。また、やりたいな。
再びpmax
前回cobalt箱で外からファイルを輸入する方法を見た。今度はpmaxでと思ってやってみたら、DISKが IDE接続じゃなくてSCSI接続なのね。だから、こんな風にやれば良い。
[sakae@secd ~/pmax]$ cat xboot #!/bin/sh gxemul -x -e 3max -d nbsd_pmax.img -d sd1c.tgz
こんな風な起動スクリプトを用意して
[sakae@secd ~/pmax]$ ./xboot
GXemul 0.6.0 Copyright (C) 2003-2010 Anders Gavare
Read the source code and/or documentation for other Copyright messages.
Simple setup...
net:
simulated network: 10.0.0.0/8 (max outgoing: TCP=100, UDP=100)
simulated gateway+nameserver: 10.0.0.254 (60:50:40:30:20:10)
simulated nameserver uses real nameserver 192.168.136.2
machine:
memory: 64 MB
cpu0: R3000 (I+D = 4+4 KB)
machine: DECstation 5000/200 (3MAX, KN02) (25.00 MHz)
bootstring(+bootarg): boot 5/rz0/ -a
diskimage: nbsd_pmax.img
SCSI DISK id 0, read/write, 2929 MB (6000003 sectors)
diskimage: sd1c.tgz
SCSI DISK id 1, read/write, 35 MB (72930 sectors)
DEC boot: loadaddr=0xa0700000, pc=0xa0700000: 13 blocks
cpu0: starting at 0xa0700000
後は、tarの引数に、/dev/sd1c を指定するだけ。テープ・アーカイブのtarじゃなくて、dar（の猪木） だー。
あれ？ ブートする時のPCアドレスが、cobaltのそれとは全く違うなぁ！ これって使ってる石の 違いなのかな？ ここらで、R3000のちゃんとした資料を用意しておくか。
MIPSな会社の資料室 とか はじめて読む MIPS なんてのが、いいかな。MIPSって、RISCな石なんで、アセンブラからして、MACROを使って便利な 命令を定義してんのね。ソースを読む時は要注意だな。
demos
gxemulのソースツリーを眺めていたら、demosフォルダーが用意されてて、Helloって印字させましょ が載ってた。どんな風にやるかと思ってREADMEを眺めると
MIPS (64-bit) ------------- mips64-unknown-elf-gcc -I../../src/include/testmachine -g -DMIPS hello.c -mips4-mabi=64 -c -o hello_mips.o mips64-unknown-elf-ld -Ttext 0xa800000000030000 -e f hello_mips.o -o hello_mips --oformat=elf64-bigmips file hello_mips ../../gxemul -E testmips hello_mips MIPS (32-bit) ------------- mips64-unknown-elf-gcc -I../../src/include/testmachine -g -DMIPS hello.c -mips1-mabi=32 -c -o hello_mips32.o mips64-unknown-elf-ld -Ttext 0x80030000 -e f hello_mips32.o -o hello_mips32 file hello_mips32 ../../gxemul -E testmips -C R3000 hello_mips32
残念ながらFreeBSD上にMIPS用のコンパイラが無いので、試してみるわけにはいかないな。でも、 融合のやり方がわかっただけでも好しとするか。 hello.cも見ておくと吉。
実機で実験
ちょっと不満が募ってしまったので、実機であれこれやってみるか。gxemulのmanを見ると、特定の 番地でbreakさせる、-p オプションが用意されてるし。。。 その前に、netbsdの何処で止めたりするかだな。ちょっと下調べ。
pmax# file /netbsd /netbsd: ELF 32-bit LSB executable, MIPS, MIPS-I version 1 (SYSV), statically linked, for NetBSD 5.0, not stripped
debug用のシンボルが幸運な事に消されていなかった。
pmax# readelf -a /netbsd
ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF32
Data: 2's complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: EXEC (Executable file)
Machine: MIPS R3000
Version: 0x1
Entry point address: 0x80030000
Start of program headers: 52 (bytes into file)
Start of section headers: 3885140 (bytes into file)
Flags: 0x1001, noreorder, o32, mips1
Size of this header: 52 (bytes)
Size of program headers: 32 (bytes)
Number of program headers: 2
Size of section headers: 40 (bytes)
Number of section headers: 30
Section header string table index: 27
:
ふーん、demosのそれとスタート番地が一緒だな。ついでに、どんなシンボルが有るかも 見ておく。
pmax# nm /netbsd | head 800cf854 t AllocRaidReconDesc 80339b78 r C.34.12317 800b3ae0 t CheckCvscanState 800cebf4 t CheckForNewMinHeadSep 800ce6d0 t ComputePSDiskOffsets 80030598 T CopyFromBuffer 80030570 T CopyToBuffer 800bff64 t DAGExecutionThread 80333d78 r DefaultStates 80030478 t FPReturn
沢山ありそうなので、個数だけでも。
pmax# nm /netbsd | fgrep ' T ' | wc
6029 18087 157740
pmax# nm /netbsd | fgrep ' t ' | wc
2539 7617 66179
大文字のTが付いているやつは、グローバルシンボルで、小文字の方はローカルなシンボルか。 全部合せて、8000を超えてる。全部が全部、関数じゃないだろうけど。取り合えず ソース全部と、nmから抜き出した、シンボルテーブルを用意した。（シンボルテーブルは、Kern_symって 名前で、FreeBSD側へ持ってきておいた）
で、gxemulでbreakpointを設定しようとすると、どうもサブコマンドを指定しないといけない みたいだ。マニュアルを探してみたけど書いて無いので、ソース嫁となります。debugger_cmd.cc に答えが書いてありました。
if (cmd_line[0] == '\0') {
printf("syntax: breakpoint subcmd [args...]\n");
printf("Available subcmds (and args) are:\n");
printf(" add addr add a breakpoint for address addr\n");
printf(" delete x delete breakpoint nr x\n");
printf(" show show current breakpoints\n");
return;
何も引数を与えないと、（怒ったように）指導してくれたって事ね。そういう、ユーザーインターフェースも 有りか。これは盲点だったわい。
気分はKernel debugger
準備が整ったんで、NetBSDの起動から見て行く。まずは、エントリーポイントにBPを置いて起動。
[sakae@secd ~/pmax]$ gxemul -e 3max -d nbsd_pmax.img -p 0x80030000 NetBSD/pmax 5.0.2 FFS Primary Bootstrap NetBSD/pmax 5.0.2 Secondary Bootstrap, Revision 1.5 (builds@b7.netbsd.org, Sun Feb 7 01:50:00 UTC 2010) Boot: 5/rz0/ Loading: 5/rz0/netbsd.pmax open 5/rz0/netbsd.pmax: No such file or directory Loading: 5/rz0/netbsd 3440064+316192 [209392+200661]=0x3f978c Starting at 0x80030000 80030000: 80710370 lb s1,880(v1) [0x8001ff70] BREAKPOINT: pc = 0x80030000 (The instruction has not yet executed.) GXemul> step 80030000: 80710370 lb s1,880(v1) [0x8001ff70]
kernelをロードするまでは、pmax付属のROMの役目なんだな。ロードが終わって、カーネルの 実行が始まりました。
GXemul> unass 80030004: 3c038003 lui v1,0x8003 80030008: 24630000 addiu v1,v1,0 8003000c: 007d102a slt v0,v1,sp 80030010: 14400005 bne zr,v0,0x80030028 80030014: 2462ffe8 addiu v0,v1,-24 80030018: 007d1023 subu v0,v1,sp 8003001c: 28421000 slti v0,v0,4096 80030020: 10400002 beq zr,v0,0x8003002c 80030024: 2462ffe8 addiu v0,v1,-24 80030028: 0040e821 move sp,v0 8003002c: 3c1c8038 lui gp,0x8038 80030030: 279cfda0 addiu gp,gp,-608 80030034: 40086000 mfc0 t0,status 80030038: 3c012000 lui at,0x2000 8003003c: 01014025 or t0,t0,at 80030040: 40886000 mtc0 t0,status 80030044: 00000000 nop 80030048: 00000000 nop 8003004c: 00000000 nop 80030050: 00000000 nop GXemul> reg cpu0: pc = 80030004 < no symbol > cpu0: hi = 00000008 lo = 00000000 cpu0: at = 30464354 v0 = b007babe v1 = 8001fc00 cpu0: a0 = 00000002 a1 = a0007f84 a2 = 30464354 a3 = bfc04000 cpu0: t0 = 8002ffe8 t1 = 80030000 t2 = 00000ec9 t3 = 00000000 cpu0: t4 = 00418ec9 t5 = 00000000 t6 = 00418000 t7 = 00000000 cpu0: s0 = 80030000 s1 = 00000000 s2 = 8070fbc4 s3 = a0007f84 cpu0: s4 = 8071bd4c s5 = 00000002 s6 = 00000000 s7 = 00000000 cpu0: t8 = 00000000 t9 = bfc08060 k0 = 00000000 k1 = 00000000 cpu0: gp = 8071be70 sp = 8002ffe8 fp = 00000000 ra = 80710c08 GXemul> reg ,c cpu0: index=00000000 random=00000000 entrylo0=00000000 entrylo1=00000000 cpu0: context=00000000 pagemask=00001fff wired=00000000 reserv7=00000000 cpu0: badvaddr=00000000 count=00000000 entryhi=00000000 compare=00000000 cpu0: status=30080000 cause=00000000 epc=00000000 prid=00000220
まだ、コプロの初期化も何も行われていないっぽい。これから、mainが動く為の準備にいそしむ のか。あれ、kernelにmainなんて有るのか？ こんな時にはKern_symを見ればいいんだな。
[sakae@secd ~/pmax]$ grep main Kern_sym 803137c8 T compat_09_sys_getdomainname 80313778 T compat_09_sys_setdomainname 8024ad50 T domain_attach 8024bec0 T domaininit 80289540 T if_attachdomain 8028730c T if_attachdomain1 801d6ec8 T main 8024ae50 T pffinddomain 802279fc T specificdata_domain_create 80227570 T specificdata_domain_delete
ビンゴ。有ったね。じゃ、mainに飛んでくる事を期待して、網を張ってから続きを実行してみる。
GXemul> br add 0x801d6ec8 1: 0x801d6ec8 (0x801d6ec8) GXemul> cont segment 0 start 00000000 size 04000000 801d6ec8: 27bdffb0 addiu sp,sp,-80 BREAKPOINT: pc = 0x801d6ec8 (The instruction has not yet executed.) GXemul> step 801d6ec8: 27bdffb0 addiu sp,sp,-80 GXemul> unass 80030054: 00000000 nop 80030058: 00000000 nop 8003005c: 40087800 mfc0 t0,prid 80030060: 00000000 nop 80030064: 00000000 nop 80030068: 00000000 nop 8003006c: 00000000 nop 80030070: 44490000 cfc1 t1,r0 80030074: af888014 sw t0,-32748(gp) 80030078: af898018 sw t1,-32744(gp) 8003007c: 3c178037 lui s7,0x8037 80030080: 26f72440 addiu s7,s7,9280 80030084: 3c08803c lui t0,0x803c 80030088: 25084568 addiu t0,t0,17768 8003008c: ad170110 sw s7,272(t0) 80030090: aee8000c sw t0,12(s7) 80030094: 0c0c2d8e jal 0x8030b638 80030098: 00000000 nop 8003009c: 3c1d803c lui sp,0x803c 800300a0: 8fbd3a28 lw sp,14888(sp)
おお、飛んできたぞ。この時点では、コプロとか、tlbは初期化されていない。JALで旅に出て いろいろやってくのね。ああ、jalってのは、MIPS語で、Jump and Linkの略。平たく言うと、 サブルーチンコールだ。RISCの慣わしとして、戻り番地は、レジスター番号31、俗称で言うとraって いうレジスターに保存されるんだった。
[sakae@secd ~/pmax]$ grep 8030b638 Kern_sym 8030b638 T mach_init
ちなみに、最初の旅は、マシンのイニシャライズでした。続いて実行すると
GXemul> c
Copyright (c) 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005,
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Copyright (c) 1982, 1986, 1989, 1991, 1993
The Regents of the University of California. All rights reserved.
:
Starting virecover.
Starting local daemons:.
Updating motd.
Thu Jul 1 09:04:52 JST 2010
NetBSD/pmax (pmax) (console)
login: sakae
Password:
NetBSD 5.0.2 (GENERIC) #0: Sun Feb 7 02:49:27 UTC 2010
Welcome to NetBSD!
pmax$
ここに来るまでに、裏ではどれぐらいのマシンコードが実行されているんだろう。思いを馳せて みるのも悪くないな。
pmax$ cd src/sys pmax$ find . -name '*c' | xargs grep mach_init : ./arch/pmax/pmax/machdep.c:mach_init(argc, argv, code, cv, bim, bip) :
ちょっとmachdep.cを覗いてみると、tlbとかの準備やらCPUの準備やらをやってるっぽい。こういう 細かい事の流れは、ユニマガのFreeBSDのbootを見るあたりが参考になるかな。
pmax$ GXemul> reg ,c cpu0: index=00000100 random=00001500 entrylo0=03f90700 entrylo1=00000000 cpu0: context=001191e4 pagemask=00001fff wired=00000000 reserv7=00000000 cpu0: badvaddr=c6479928 count=00000000 entryhi=00000080 compare=00000000 cpu0: status=0008ff01 cause=00000800 epc=80205b50 prid=00000220 GXemul> tlbdump cpu0: (index=0x1 random=0x15) 0: vaddr=0xc5bae000 (global), paddr=0x03f91000 D 1: vaddr=0xc5baf000 (global), paddr=0x03f90000 D 2: (invalid) : 62: vaddr=0xc54d1000 (global), paddr=0x02ff1000 D 63: vaddr=0xc531a000 (global), paddr=0x03194000 D GXemul> cont pmax$
CTRL-Cでマシンを止め、中の状態を確認してみた。ちゃんとtlbも設定されてるね。
systemcallを追う
そんじゃ、システムコールを追ってみるか。ユーザーが発するコマンド（例えばls等）が、 システムコールとなってkernelに届くんだった。
lsってやった時、どんなシステムコールが発せられるかは、trussとかstraceとかで追跡出来る けど、生憎NetBSDには、今の時点で入っていない。はてどうするかで、man -k trace したよ。 そしたら、kteraceってのが見つかった。
pmax$ ktrace -tc ls Simple ktrace.out src pmax$ kdump | more : 285 1 ls CALL lseek(5,0,0,0,1,2) 285 1 ls RET lseek 512/0x200 :
トレースフラグに、システムコールだけを記録するように指示して、lsを実行。結果は、ktrace.out に出て来る。こやつはバイナリーなんで、専用ツールのkdumpを使って覗いてやる。へー、lsって、 lseekって言うシステムコールを使ってるんだ。
例によって、lseekのアドレスを調べておく。
[sakae@secd ~/pmax]$ grep sys_lseek Kern_sym 8031400c T compat_43_sys_lseek 8026d5f0 T sys_lseek
compatってのが出てきたけど、これはNetBSDがいろいろなOS（Linuxとか）のふりをするための 仕掛けだ。NetBSDネイティブな方は、sys_ が、頭に付く。
GXemul> br show 0: 0x80030000 (0x80030000) 1: 0x801d6ec8 (0x801d6ec8) GXemul> br delete 1 GXemul> br add 0x8026d5f0 1: 0x8026d5f0 (0x8026d5f0) GXemul> cont pmax$ ls 8026d5f0: 27bdff48 addiu sp,sp,-184 BREAKPOINT: pc = 0x8026d5f0 (The instruction has not yet executed.) GXemul> step 8026d5f0: 27bdff48 addiu sp,sp,-184 GXemul> unass 800300f4: acdd00a4 sw sp,164(a2) 800300f8: acde00a8 sw fp,168(a2) 800300fc: acdf00ac sw ra,172(a2) 80030100: acc800b0 sw t0,176(a2) 80030104: 0080b021 move s6,a0 80030108: 00a0b821 move s7,a1 8003010c: 27bdffe8 addiu sp,sp,-24 80030110: afbf0014 sw ra,20(sp) 80030114: 3c0a803c lui t2,0x803c 80030118: 8d4a394c lw t2,14668(t2) 8003011c: 02e02021 move a0,s7 80030120: 0140f809 jalr ra,t2 80030124: 00000000 nop 80030128: 3c01803c lui at,0x803c 8003012c: ac374678 sw s7,18040(at) 80030130: 8ee90130 lw t1,304(s7) 80030134: 8ee40018 lw a0,24(s7) 80030138: 8d2300b0 lw v1,176(t1) 8003013c: 24881f60 addiu t0,a0,8032 80030140: 10600009 beq zr,v1,0x80030168 GXemul> cont 8026d5f0: 27bdff48 addiu sp,sp,-184 BREAKPOINT: pc = 0x8026d5f0 (The instruction has not yet executed.) GXemul> c Simple ktrace.out src
なかなか面白いな。