前言

本文基于高通8996平台，kernel版本为3.18.31。文章将深入探讨ARM64体系中的__cpu_setup函数，重点分析其在内核启动过程中的关键作用。

__cpu_setup函数解析

__cpu_setup函数主要负责为MMU开启所需的准备工作。函数执行前，已预设lr寄存器的内容为__enable_mmu函数调用。通过使用b指令而非bl，确保了lr寄存器值未发生修改，最终返回至__enable_mmu函数。以下是__cpu_setup函数的核心执行流程：

#arch/arm64/mm/proc.S
ENTRY(__cpu_setup)

1. 清空 Instruction Cache (ICache)

执行iallu指令，强制清空ICache的所有缓存线，以确保在进入分区优化（PoU）阶段时内存访问处于一致状态。

2. TLB Invalidating

调用tlbi vmalle1is指令，通过猜测操作对TLB（Translation Lookaside Buffer）进行全局无效化。vmalle1is参数设置为e1（适用于EL1层次）和is（内共享）。

3. Memory Barrier (DSB)

执行dsb ish指令，确保在MMU开启之前，TLB无效化和ICache清空操作已经完成。这一操作保证了TLB和ICache的状态一致性。

4. Architectural Feature Control

设置CPACR_EL1和MDSCR_EL1寄存器：

mov x0, #3 << 20
msr cpacr_el1, x0
msr mdscr_el1, xzr

CPACR_EL1用于控制浮点运算单元（FPE）和SIMD单元的访问权限。MDSCR_EL1用于管理调试系统的状态。

5. Memory Attribute Setup

加载MAIR_EL1寄存器，配置内存区域属性：

ldr x5, =MAIR(0x00, MT_DEVICE_nGnRnE) | \
   MAIR(0x04, MT_DEVICE_nGnRE) | \
   MAIR(0x0c, MT_DEVICE_GRE) | \
   MAIR(0x44, MT_NORMAL_NC) | \
   MAIR(0xff, MT_NORMAL)
msr mair_el1, x5

该配置定义了内核和用户空间的内存属性，包括设备nGnRnE、nGnRE、普通区域等。

6. SCTLR_EL1准备

获取SCTLR_EL1值并存储在x0寄存器中，作为__enable_mmu函数的参数。通过crval变量获取TCR寄存器的值，并进行必要的二进制操作：

adr x5, crval
ldp w5, w6, [x5]
mrs x0, sctlr_el1
bic x0, x0, x5
orr x0, x0, x6
msr tcr_el1, x10

TCR寄存器用于定义内核和用户空间的地址范围及页表属性。

7. MMU开启准备完成

函数执行完毕后，返回至__enable_mmu函数，完成MMU的最终开启。

总结

__cpu_setup函数的核心目标是为MMU开启做好准备工作。这包括清空ICache和TLB的缓存线，配置必要的寄存器参数，如SCTLR_EL1和TCR_EL1，以确保内核启动过程的顺利进行。

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