ЛР13. Обновление методички

Labs/13. Programming/linker_script.ld

@@ -1,15 +1,32 @@
-OUTPUT_FORMAT("elf32-littleriscv")
-ENTRY(_start)
+OUTPUT_FORMAT("elf32-littleriscv")      /* Указываем порядок следования байт */
 
+ENTRY(_start)                           /* мы сообщаем компоновщику, что первая
+                                           исполняемая процессором инструкция
+                                           находится у метки "start"
+                                        */
+
+_text_size = 0x4000;                    /* Размер памяти инстр.: 16KiB */
+_data_base_addr  = 0x8000;              /* Стартовый адрес секции данных */
+_data_size = 0x4000;                    /* Размер памяти данных: 16KiB */
+
+_data_end = _data_base_addr + _data_size;
+
+_trap_stack_size = 2560;                /* Размер стека обработчика перехватов.
+                                           Данный размер позволяет выполнить
+                                           до 32 вложенных вызовов при обработке
+                                           перехватов.
+                                        */
+
+_irq_stack_size = 1280;                 /* Размер программного стека.
+                                           Данный размер позволяет выполнить
+                                           до 16 вложенных вызовов.
+                                        */
 SECTIONS
 {
-  PROVIDE( _start = 0x00000000 );
-  PROVIDE( _memory_size = 1024); /* 1024 байта */
-
-  .text : {*(.boot) *(.text*)}
+  PROVIDE( _start = 0x00000000 );       /* Позиция start в памяти
   /*
-    В скриптах линковщика есть внутренняя переменная, записываемая как '.'
-    Эта переменная называется счетчиком адресов. Она хранит текущий адрес в
+    В скриптах компоновщика есть внутренняя переменная, записываемая как '.'
+    Эта переменная называется "счетчиком адресов". Она хранит текущий адрес в
     памяти.
     В начале файла она инициализируется нулем. Добавляя новые секции, эта
     переменная будет увеличиваться на размер каждой новой секции.
@@ -20,12 +37,34 @@ SECTIONS
     Подробнее:
       https://home.cs.colorado.edu/~main/cs1300/doc/gnu/ld_3.html#IDX338
   */
-  . = ALIGN(4);
-  .data : {*(.data*)}
+
   /*
-    Значение, присвоенное глобальному указателю (GP) выходит за границы RAM,
-    однако (для архитектуры RISC-V) общепринято присваивать GP значение равное
-    началу секции данных, смещенное на 2048 байт вперед.
+    Следующая команда сообщает, что начиная с адреса, которому в данных момент
+    равен счетчик адресов (в данный момент, начиная с нуля) будет находиться
+    секция .text итогового файла, которая состоит из секций .boot, а также всех
+    секций, начинающихся на .text во всех переданных компоновщику двоичных
+    файлах.
+  */
+  .text : {*(.boot) *(.text*)}
+
+
+  /*
+    Поскольку мы не знаем суммарного размера получившейся секции, мы проверяем
+    что не вышли за границы памяти инструкций и переносим счетчик адресов за пределы. Памяти инструкций в область памяти данных
+  */
+  ASSERT(. < _text_size, ".text section exceeds instruction memory size")
+  . = _data_base_addr;
+
+  /*
+    Следующая команда сообщает, что начиная с адреса, которому в данных момент
+    равен счетчик адресов (_data_base_addr) будет находиться секция .data итогового файла, которая состоит из секций всех секций, начинающихся
+    на .data во всех переданных компоновщику двоичных файлах.
+  */
+  .data : {*(.data*)}
+
+  /*
+    Общепринято присваивать GP значение равное началу секции данных, смещенное
+    на 2048 байт вперед.
     Благодаря относительной адресации со смещением в 12 бит, можно адресоваться
     на начало секции данных, а так же по всему адресному пространству вплоть до
     4096 байт от начала секции данных, что сокращает объем требуемых для
@@ -34,8 +73,16 @@ SECTIONS
     Подробнее:
       https://groups.google.com/a/groups.riscv.org/g/sw-dev/c/60IdaZj27dY/m/s1eJMlrUAQAJ
   */
-  _gbl_ptr = . + 0x800 ;
+  _gbl_ptr = _data_base_addr + 0x800;
+
+
+  /*
+    Поскольку мы не знаем суммарный размер всех используемых секций данных,
+    перед размещением других секций, необходимо выравнять счетчик адресов по 4х-байтной границе.
+  */
   . = ALIGN(4);
+
+
   /*
     BSS (block started by symbol, неофициально его расшифровывают как
     better save space) — это сегмент, в котором размещаются неинициализированные
@@ -65,33 +112,47 @@ SECTIONS
 
   /*=================================
       Секция аллоцированных данных завершена, остаток свободной памяти отводится
-      под программный стек и (возможно) кучу. В соглашении о
+      под программный стек, стек прерываний и (возможно) кучу. В соглашении о
       вызовах архитектуры RISC-V сказано, что стек растет снизу вверх, поэтому
       наша цель разместить его в самых последних адресах памяти.
+      Поскольку стеков у нас два, в самом низу мы разместим стек прерываний, а
+      над ним программный стек. При этом надо обеспечить защиту программного
+      стека от наложения на него стека прерываний.
       Однако перед этим, мы должны убедиться, что под программный стек останется
-      хотя бы 256 байт (ничем не обоснованное число, взятое с потолка).
-      Поскольку указатель стека (SP) должен быть выровнен до 16 байт, мы
-      обеспечиваем себе максимум 16 вложенных вызовов.
-      Подробнее:
-        https://riscv.org/wp-content/uploads/2015/01/riscv-calling.pdf
+      хотя бы 1280 байт (ничем не обоснованное число, взятое с потолка).
+      Такое значение обеспечивает до 16 вложенных вызовов (если сохранять только необерегаемые регистры).
     =================================
   */
 
-  /* Мы хотим гарантировать, что под стек останется как минимум 256 байт */
-  ASSERT(. < (_memory_size - 256),
+  /* Мы хотим гарантировать, что под стек останется как минимум 1280 байт */
+  ASSERT(. < (_data_end - _trap_stack_size - _irq_stack_size),
             "Program size is too big")
 
+  /*  Перемещаем счетчик адресов над стеком прерываний (чтобы после мы могли
+      использовать его в вызове ALIGN) */
+  . = _data_end - _trap_stack_size;
+
+  /*
+      Размещаем указатель программного стека так близко к границе стека
+      прерываний, насколько можно с учетом требования о выравнивании адреса
+      стека до 16 байт.
+      Подробнее:
+        https://riscv.org/wp-content/uploads/2015/01/riscv-calling.pdf
+  */
+  _stack_ptr = ALIGN(16) <= _data_end - _trap_stack_size?
+                ALIGN(16) : ALIGN(16) - 16;
+  ASSERT(_stack_ptr <= _data_end - _trap_stack_size, "SP exceed memory size")
+
   /*  Перемещаем счетчик адресов в конец памяти (чтобы после мы могли
       использовать его в вызове ALIGN) */
-  . = _memory_size;
+  . = _data_end;
 
   /*
-      Размещаем указатель программного стека так близко к концу памяти,
-      насколько это можно с учетом требования о выравнивании адреса
-      стека до 16 байт.
+      Обычно память имеет размер, кратный 16, но на случай, если это не так, мы
+      делаем проверку, после которой мы либо остаемся в самом конце памяти (если
+      конец кратен 16), либо поднимаемся на 16 байт вверх от края памяти,
+      округленного до 16 в сторону большего значения
   */
-  _stack_ptr = ALIGN(16) <= _memory_size ?
-                ALIGN(16) : ALIGN(16) - 16;
-  ASSERT(_stack_ptr <= _memory_size, "SP exceed memory size")
-
-}
+  _trap_stack_ptr = ALIGN(16) <= _data_end ? ALIGN(16) : ALIGN(16) - 16;
+  ASSERT(_trap_stack_ptr <= _data_end, "ISP exceed memory size")
+}