暫時在用MPC8309,不太清楚大小端內(nèi)核是什么時候給轉(zhuǎn)的。

今天看了關(guān)于readl和writel具體實現(xiàn)的文章

今天就主要來分析下readl/writel如何實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)swap和寄存器讀寫。我們就以readl為例，針對big-endian處理器，如何來對寄存器數(shù)據(jù)進行處理。

kernel下readl定義如下，在include/asm-generic/io.h

#define readw(addr) __le32_to_cpu(__raw_readw(addr))

__raw_readl是最底層的寄存器讀寫函數(shù)，很簡單，就從直接獲取寄存器數(shù)據(jù)。來看__le32_to_cpu的實現(xiàn)，該函數(shù)針對字節(jié)序有不同的實現(xiàn)，對于小端處理器，在./include/linux/byteorder/little_endian.h中，如下：

#define?__le32_to_cpu(x)?((__force?__u32)(__le32)(x))

相當(dāng)于什么都沒做。而對于大端處理器，在./include/linux/byteorder/big_endian.h中，如下：

#define?__le32_to_cpu(x)?__swab32((__force?__u32)(__le32)(x))

看字面意思也可以看出，__swab32實現(xiàn)數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)。等下我們就來分析__swab32的實現(xiàn)，精髓就在這個函數(shù)。

但是這之前先考慮一個問題，對于不同CPU，如arm mips ppc，怎么來選擇使用little_endian.h還是big_endian.h的呢。

答案是，針對不同處理器平臺，有arch/xxx/include/asm/byteorder.h頭文件，來看下arm mips ppc的byteorder.h分別是什么。

arch/arm/include/asm/byteorder.h

*??arch/arm/include/asm/byteorder.h

*

*?ARM?Endian-ness.??In?little?endian?mode,?the?data?bus?is?connected?such

*?that?byte?accesses?appear?as:

*??0?=?d0...d7,?1?=?d8...d15,?2?=?d16...d23,?3?=?d24...d31

*?and?word?accesses?(data?or?instruction)?appear?as:

*??d0...d31

*

*?When?in?big?endian?mode,?byte?accesses?appear?as:

*??0?=?d24...d31,?1?=?d16...d23,?2?=?d8...d15,?3?=?d0...d7

*?and?word?accesses?(data?or?instruction)?appear?as:

*??d0...d31

*/

#ifndef?__ASM_ARM_BYTEORDER_H

#define?__ASM_ARM_BYTEORDER_H

#ifdef?__ARMEB__

#include?

#else

#include?

#endif

#endif

arch/mips/include/asm/byteorder.h

/*

*?This?file?is?subject?to?the?terms?and?conditions?of?the?GNU?General?Public

*?License.??See?the?file?"COPYING"?in?the?main?directory?of?this?archive

*?for?more?details.

*

*?Copyright?(C)?1996,?99,?2003?by?Ralf?Baechle

*/

#ifndef?_ASM_BYTEORDER_H

#define?_ASM_BYTEORDER_H

#if?defined(__MIPSEB__)

#include?

#elif?defined(__MIPSEL__)

#include?

#else

#?error?"MIPS,?but?neither?__MIPSEB__,?nor?__MIPSEL__???"

#endif

#endif?/*?_ASM_BYTEORDER_H?*/

arch/powerpc/include/asm/byteorder.h

#ifndef?_ASM_POWERPC_BYTEORDER_H

#define?_ASM_POWERPC_BYTEORDER_H

/*

*?This?program?is?free?software;?you?can?redistribute?it?and/or

*?modify?it?under?the?terms?of?the?GNU?General?Public?License

*?as?published?by?the?Free?Software?Foundation;?either?version

*?2?of?the?License,?or?(at?your?option)?any?later?version.

*/

#include?

#endif?/*?_ASM_POWERPC_BYTEORDER_H?*/

可以看出arm mips在kernel下大小端都支持，arm mips也的確是可以選擇處理器字節(jié)序。ppc僅支持big-endian。(其實ppc也是支持選擇字節(jié)序的)

各個處理器平臺的byteorder.h將littlie_endian.h/big_endian.h又包了一層，我們在編寫driver時不需要關(guān)心處理器的字節(jié)序，只需要包含byteorder.h即可。

接下來看下最關(guān)鍵的__swab32函數(shù)，如下：

在include/linux/swab.h中

/**

*?__swab32?-?return?a?byteswapped?32-bit?value

*?@x:?value?to?byteswap

*/

#define?__swab32(x)?????????????\

(__builtin_constant_p((__u32)(x))???\

___constant_swab32(x)?:?????????\

__fswab32(x))

宏定義展開，是一個條件判斷符。

__builtin_constant_p是一個gcc的內(nèi)建函數(shù)， 用于判斷一個值在編譯時是否是常數(shù)，如果參數(shù)是常數(shù)，函數(shù)返回 1，否則返回 0。

如果數(shù)據(jù)是常數(shù)，則__constant_swab32，實現(xiàn)如下：

#define?___constant_swab32(x)?((__u32)(?????????????\

(((__u32)(x)?&?(__u32)0x000000ffUL)?<

(((__u32)(x)?&?(__u32)0x0000ff00UL)?<

(((__u32)(x)?&?(__u32)0x00ff0000UL)?>>??8)?|????????\

(((__u32)(x)?&?(__u32)0xff000000UL)?>>?24)))

對于常數(shù)數(shù)據(jù)，采用的是普通的位移然后拼接的方法，對于常數(shù)，這樣的消耗是有必要的(這是kernel的解釋，不是很理解)

如果數(shù)據(jù)是運行時計算數(shù)據(jù)，則使用__fswab32，實現(xiàn)如下：

static?inline?__attribute_const__?__u32?__fswab32(__u32?val)

{

#ifdef?__arch_swab32

return?__arch_swab32(val);

#else

return?___constant_swab32(val);

#endif

}

如果未定義__arch_swab32，則還是采用__constant_swab32方法翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，但是arm mips ppc都定義了各自平臺的__arch_swab32，來實現(xiàn)一個針對自己平臺的高效的swap，分別定義如下：

arch/arm/include/asm/swab.h

static?inline?__attribute_const__?__u32?__arch_swab32(__u32?x)

{

__asm__?("rev?%0,?%1"?:?"=r"?(x)?:?"r"?(x));

return?x;

}

arch/mips/include/asm/swab.h

static?inline?__attribute_const__?__u32?__arch_swab32(__u32?x)

{

__asm__(

"???wsbh????%0,?%1??????????\n"

"???rotr????%0,?%0,?16??????\n"

:?"=r"?(x)

:?"r"?(x));

return?x;

}

arch/powerpc/include/asm/swab.h

static?inline?__attribute_const__?__u32?__arch_swab32(__u32?value)

{

__u32?result;

__asm__("rlwimi?%0,%1,24,16,23\n\t"

"rlwimi?%0,%1,8,8,15\n\t"

"rlwimi?%0,%1,24,0,7"

:?"=r"?(result)

:?"r"?(value),?"0"?(value?>>?24));

return?result;

}

可以看出，arm使用1條指令(rev數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)指令)，mips使用2條指令(wsbh rotr數(shù)據(jù)交換指令)，ppc使用3條指令(rlwimi數(shù)據(jù)位移指令)，來完成了32 bit數(shù)據(jù)的翻轉(zhuǎn)。這相對于普通的位移拼接的方法要高效的多！

其實從函數(shù)名__fswab也可以看出是要實現(xiàn)fast swap的。

原文：http://www.cnblogs.com/yangv/p/5553717.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux内核判断大小端,linux kernel 如何处理大小端的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。