ЛР14. Рефактор методички

Labs/14. Programming/linker_script.ld

@@ -8,53 +8,39 @@
 See https://github.com/MPSU/APS/blob/master/LICENSE file for licensing details.
 * ------------------------------------------------------------------------------
 */
+
 OUTPUT_FORMAT("elf32-littleriscv")      /* Указываем порядок следования байт */
 
 ENTRY(_start)                           /* мы сообщаем компоновщику, что первая
                                            исполняемая процессором инструкция
-                                           находится у метки "start"
-                                        */
-
-_text_size = 0x1000;                    /* Размер памяти инстр.: 4KiB  */
-_data_size = 0x4000;                    /* Размер памяти данных: 16KiB */
-
-ASSERT(!(_text_size & (_text_size-1)),  /* Проверка что размеры памяти */
-"Instr mem size is not power of 2")     /* являются степенью двойки    */
-ASSERT(!(_data_size & (_data_size-1)),
-"Data mem size is not power of 2")
-
-_data_base_addr = _text_size >= _data_size ? /* Стартовый адрес секции данных */
-                  _text_size  : _data_size;  /* указан как больший из размеров*/
-                                             /* секции инструкций/данных */
-
-_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.
-                                        */
-
-_stack_size = 1280;                     /* Размер программного стека.
-                                           Данный размер позволяет выполнить
-                                           до 16 вложенных вызовов.
+                                           находится у метки "_start"
                                         */
 
 /*
   В данном разделе указывается структура памяти:
-    Сперва идет регион "rom", являющийся памятью с исполняемым кодом
-    (об этом говорит аттрибут 'x'). Этот регион начинается
-    с адреса 0x00000000 и занимает _text_size байт.
-    Далее идет регион "ram", начинающийся с адреса _data_base_addr и занимающий
-    _data_size байт. Этот регион является памятью, противоположной региону "rom"
-    (в том смысле, что это не память с исполняемым кодом).
+  Сперва идет регион "instr_mem", являющийся памятью с исполняемым кодом
+  (об этом говорит аттрибут 'x'). Этот регион начинается
+  с адреса 0x00000000 и занимает 1024 байта.
+  Далее идет регион "data_mem", начинающийся с адреса 0x00000000 и занимающий
+  2048 байт. Этот регион является памятью, противоположной региону "instr_mem"
+  (в том смысле, что это не память с исполняемым кодом).
 */
 MEMORY
 {
-  rom  (x) : ORIGIN = 0x00000000,      LENGTH = _text_size
-  ram (!x) : ORIGIN = _data_base_addr, LENGTH = _data_size
+  instr_mem (x) : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 1K
+  data_mem (!x) : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 2K
 }
 
+_trap_stack_size = 640;                /* Размер стека обработчика перехватов.
+                                          Данный размер позволяет выполнить
+                                          до 8 вложенных вызовов при обработке
+                                          перехватов.
+                                        */
+
+_stack_size = 640;                     /* Размер программного стека.
+                                          Данный размер позволяет выполнить
+                                          до 8 вложенных вызовов.
+                                        */
 
 /*
   В данном разделе описывается размещение программы в памяти.
@@ -67,7 +53,7 @@ MEMORY
 
 SECTIONS
 {
-  PROVIDE( _start = 0x00000000 );       /* Позиция start в памяти*/
+
   /*
     В скриптах компоновщика есть внутренняя переменная, записываемая как '.'
     Эта переменная называется "счетчиком адресов". Она хранит текущий адрес в
@@ -89,32 +75,20 @@ SECTIONS
     секций, начинающихся на .text во всех переданных компоновщику двоичных
     файлах.
     Дополнительно мы указываем, что данная секция должна быть размещена в
-    регионе "rom".
+    регионе "instr_mem".
   */
-  .text : {*(.boot) *(.text*)} >rom
+  .text : {
+    PROVIDE(_start = .);
+    *(.boot)
+    *(.text*)
+  } > instr_mem
 
-
-  /*
-    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.
-    Дополнительно мы указываем, что данная секция должна быть размещена в
-    регионе "ram".
-  */
-  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.
-    Дополнительно мы указываем, что данная секция должна быть размещена в
-    регионе "ram".
-  */
-  .data : {*(.*data*)} >ram
-
-  /*
+  В скобках после оператора AT указывается Load Memory Address (LMA). Чтобы
+  адреса памяти инструкций и памяти данных при компоновке не пересекались, мы
+  будем использовать заведомо несуществующий LMA, который в последствии будем
+  игнорировать.
+  .data : AT (0x80000000) {
+    /*
     Общепринято присваивать GP значение равное началу секции данных, смещенное
     на 2048 байт вперед.
     Благодаря относительной адресации со смещением в 12 бит, можно адресоваться
@@ -124,13 +98,15 @@ SECTIONS
     уже хранит базовый адрес и нужно только смещение).
     Подробнее:
       https://groups.google.com/a/groups.riscv.org/g/sw-dev/c/60IdaZj27dY/m/s1eJMlrUAQAJ
-  */
-  _gbl_ptr = _data_base_addr + 0x800;
+    */
+    _gbl_ptr = . + 2048;
+    *(.*data*)
+  } > data_mem
 
 
   /*
     Поскольку мы не знаем суммарный размер всех используемых секций данных,
-    перед размещением других секций, необходимо выравнять счетчик адресов по
+    перед размещением других секций, необходимо выровнять счетчик адресов по
     4х-байтной границе.
   */
   . = ALIGN(4);
@@ -159,11 +135,14 @@ SECTIONS
       https://en.wikipedia.org/wiki/.bss
 
     Дополнительно мы указываем, что данная секция должна быть размещена в
-    регионе "ram".
+    регионе "data_mem".
   */
-  _bss_start = .;
-  .bss : {*(.*bss*)} >ram
-  _bss_end = .;
+  .bss : {
+    _bss_start = .;
+    *bss*
+    *(COMMON)
+    _bss_end = .;
+  } > data_mem
 
 
   /*=================================
@@ -174,20 +153,17 @@ SECTIONS
       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 1280 байт (ничем не обоснованное число, взятое с потолка).
-      Такое значение обеспечивает до 16 вложенных вызовов (если сохранять только
-      необерегаемые регистры).
+      Однако перед этим, мы должны убедиться, что под оба стека хватит места.
     =================================
   */
 
-  /* Мы хотим гарантировать, что под стек останется как минимум 1280 байт */
-  ASSERT(. < (_data_end - _trap_stack_size - _stack_size),
+  /* Мы хотим гарантировать, что под стек останется место */
+  ASSERT(. < (LENGTH(data_mem) - _trap_stack_size - _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;
+  . = LENGTH(data_mem) - _trap_stack_size;
 
   /*
       Размещаем указатель программного стека так близко к границе стека
@@ -196,13 +172,14 @@ SECTIONS
       Подробнее:
         https://riscv.org/wp-content/uploads/2015/01/riscv-calling.pdf
   */
-  _stack_ptr = ALIGN(16) <= _data_end - _trap_stack_size?
+  _stack_ptr = ALIGN(16) <= LENGTH(data_mem) - _trap_stack_size?
                 ALIGN(16) : ALIGN(16) - 16;
-  ASSERT(_stack_ptr <= _data_end - _trap_stack_size, "SP exceed memory size")
+  ASSERT(_stack_ptr <= LENGTH(data_mem) - _trap_stack_size,
+            "SP exceed memory size")
 
   /*  Перемещаем счетчик адресов в конец памяти (чтобы после мы могли
       использовать его в вызове ALIGN) */
-  . = _data_end;
+  . = LENGTH(data_mem);
 
   /*
       Обычно память имеет размер, кратный 16, но на случай, если это не так, мы
@@ -210,6 +187,6 @@ SECTIONS
       конец кратен 16), либо поднимаемся на 16 байт вверх от края памяти,
       округленного до 16 в сторону большего значения
   */
-  _trap_stack_ptr = ALIGN(16) <= _data_end ? ALIGN(16) : ALIGN(16) - 16;
-  ASSERT(_trap_stack_ptr <= _data_end, "ISP exceed memory size")
+  _trap_stack_ptr = ALIGN(16) <= LENGTH(data_mem) ? ALIGN(16) : ALIGN(16) - 16;
+  ASSERT(_trap_stack_ptr <= LENGTH(data_mem), "ISP exceed memory size")
 }