[發明專利]一種面向龍芯3B處理器的服務器操作系統實現方法

有效

• 申請號: 201210241548.6
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102789384A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 肖利民;張坤;阮利;田鴻運;王慧祥
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F9/44
• 分類號: G06F9/44
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

（一）技術領域

本發明涉及一種面向龍芯3B處理器的服務器操作系統實現方法，具體涉及操作系統內核對龍芯3B體系結構相關的的支持，以及相應的中斷管理子系統、內存管理子系統相關的軟件實現方法，屬于計算機操作系統技術領域。

（二）背景技術

龍芯3B?CPU是一款通用的多核CPU，采用MIPS架構，在單個芯片上集成了多個高性能處理器核，其主要面向服務器和高性能應用。

雖然龍芯3B?CPU與龍芯3A?CPU在硬件管腳上兼容，但是龍芯3B處理器與龍芯3A處理器在內部結構上還是有較大的差別，龍芯3B處理器在龍芯3A處理器的基礎上，單芯片上集成了8個處理器核，并且提高了工作主頻，同時還集成了大量的二級cache，此外還對片內集成的DDR控制器增加了ECC校驗功能，并且調整了片內集成的PCI控制器的工作頻率。面向龍芯3A?CPU的操作系統也不能直接在龍芯3B上運行，目前尚無良好支持龍芯3B處理器的操作系統。沒有操作系統的支持，就無法在龍芯3B處理器上運行上層應用，相應的云計算、高性能計算都無法正常進行。另一方面，NUMA架構在服務器體系結構中越來越流行，然而現有的國產服務器操作系統對于NUMA架構的支持還很不完善，其對物理內存的管理采用統一編址的方式實現，沒有充分考慮NUMA架構的特點，在內存分配的時候缺乏對節點本地內存和遠程內存的區分管理，這樣的做法增加了遠程訪存的頻率，過多的遠程訪存導致系統開銷增大，進而使系統運行效率低下。因此，針對龍芯3B處理器以及NUMA體系結構的特點，實現面向龍芯3B處理器的服務器操作系統具有很強的實用價值。

（三）發明內容

1、目的：有鑒于此，本發明的目的是提供一種面向龍芯3B處理器的服務器操作系統實現方法，實現對龍芯3B處理器以及NUMA架構的良好支持。

2、技術方案：為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣的：

如圖1所示，本發明一種面向龍芯3B處理器的服務器操作系統實現方法，該方法包括以下步驟：

步驟101.實現體系結構相關的初始化；

步驟102.實現陷阱門和中斷門的設置；

步驟103.實現支持NUMA架構的內存初始化和內存管理模塊；

步驟104.實現中斷初始化的設置；

步驟105.實現PCI子系統初始化的設置；

本發明在硬件條件方面，要求提供基于龍芯3B處理器的硬件平臺。在軟件條件方面，要求在相應硬件平臺上調試好的PMON可供加載內核。

其中，步驟101所述的實現體系結構相關的初始化是指與CPU相關的主頻、一級cache容量、二級cache容量、串口初始化地址等信息的校正以及對板級相關的參數初始化。

其中，步驟102所述的實現陷阱門和中斷門的設置主要是設置CPU的異常處理函數，TLB重填，cache出錯還有對通用異常處理表的初始化。

其中，步驟103所述的實現支持NUMA架構的內存初始化是指服務器操作系統內核在進行內存初始化的時候考慮到NUMA架構的影響，在傳統初始化方法的基礎上擴充對節點內存的初始化管理。此外，內存初始化部分還包括對頁地址池的初始化。PCI內存和高端內存的初始化。

其中，步驟103所述的實現支持NUMA架構的內存管理模塊是指在為進程分配內存的過程中，充分考慮到NUMA架構的特點，結合當前進程所在的CPU，就近分配內存，從而避免進程與自身的內存在不同的節點帶來的遠地訪存問題。

其中，步驟104所述的實現中斷初始化的設置是指對系統中斷路由的設置、中斷處理的設置、對系統PCI設備的中斷處理設置以及對系統內的設備中斷號和相應中斷處理程序的映射設置。

其中，步驟105所述的實現PCI子系統初始化的設置是指按順序實現子系統的初始化。這些子系統包括：總線、驅動、USB子系統等。

3、優點及功效：本發明一種面向龍芯3B處理器的服務器操作系統實現方法，它與現有Li?nux操作系統相比，其主要優點是：（1）提供對龍芯3B硬件平臺的支持，填補當前的技術空白；（2）充分考慮到NUMA體系結構的影響，避免遠地訪存，比同類面向龍芯numa服務器的操作系統具有更高的性能。

（四）附圖說明

圖1龍芯3B服務器操作系統實現示意圖

圖2龍芯3B服務器操作系統詳細實現示意圖

圖3龍芯3B服務器操作系統內存初始化流程示意圖

（五）具體實施方式