Học kiến trúc RISC-V thông qua debugging -Phần 2

<Thông báo>

Bài giảng mới nhất được gia hạn vào năm 2025

Chúng tôi đã thêm các bài giảng sau đây để giúp bạn tìm hiểu về các tính năng kiến trúc RISC-V mới nhất và nội dung hữu ích có thể áp dụng trực tiếp vào các dự án thực tế.

• Đã thêm phiên 'Cách thức hoạt động của ngoại lệ đồng bộ' (4 bài giảng) - 23/07 (2025)

Trong ngành công nghiệp phần mềm hệ thống hiện đại
Kiến trúc RISC-V mới nổi

Gần đây, kiến trúc RISC-V, một kiến trúc CPU mã nguồn mở, đang ngày càng phổ biến. Nếu bạn xem các bài báo hoặc tin tức liên quan đến CNTT, bạn có thể thấy ngay những điều sau:

• Các công ty công nghệ lớn như nVidia, Intel và Qualcomm đang phát triển các sản phẩm (chipset) dựa trên RISC-V.

• Số lượng các công ty khởi nghiệp thiết kế nhiều loại chip sử dụng RISC-V tại Hàn Quốc đang tăng lên và tỷ lệ sản phẩm được phát triển dựa trên thiết bị RISC-V cũng ngày càng tăng.

• Khi thiết kế chất bán dẫn AI, kiến trúc CPU dựa trên RISC-V được sử dụng rộng rãi.

• Dự kiến sẽ có 15 tỷ thiết bị sử dụng RISC-V vào năm 2026.

• Ở trường sau đại học (thiết kế bộ xử lý), nhiều nghiên cứu khác nhau đang được tiến hành bằng cách sử dụng bộ công cụ có thể thiết kế CPU RISC-V.

Các công ty phần mềm hệ thống và nhúng đang ngày càng phát triển các sản phẩm sử dụng kiến trúc CPU RISC-V, vì vậy người tìm việc cần chuẩn bị cho RISC-V trong các cuộc phỏng vấn kỹ thuật.

Bối cảnh tạo nên bài giảng

Đối với người mới bắt đầu, kiến trúc RISC-V khá khó học. Dưới đây là một số lý do:

• Tôi không biết điều gì là quan trọng trong khối lượng nội dung khổng lồ tạo nên RISC-V.

• Tôi không biết những chức năng nào của RISC-V được sử dụng trong các dự án thực tế.

• Cho dù bạn có đọc tài liệu đặc tả RISC-V kỹ đến đâu thì cũng khó có thể hiểu ngay được.

  
  

• Thật khó để biết thuật ngữ mô tả RISC-V có nghĩa là gì.

  
  

So với kiến trúc Arm, hiện tại chưa có đủ thông tin về kiến trúc RISC-V, và cũng thiếu thông tin giải thích cụ thể và dễ hiểu về RISC-V. Tôi biên soạn bài giảng này để giúp các nhà phát triển phần mềm hệ thống, bao gồm cả những nhà phát triển mới, vượt qua những khó khăn khi học RISC-V.

Cấu trúc bài giảng và lộ trình bài giảng cho phần 1 và phần 3

Bài giảng này trình bày Phần 2, các tính năng cốt lõi của RISC-V, trong toàn bộ danh sách bài giảng về RISC-V.

• Phần 1: Giới thiệu về RISC-V, Thanh ghi, Lệnh hợp ngữ, Chế độ đặc quyền ( Học kiến trúc RISC-V thông qua gỡ lỗi Phần 1 )

• Phần 2: Ngoại lệ (Ngoại lệ hủy bỏ bộ nhớ), Ngắt, PLIC (Bộ điều khiển ngắt cấp nền tảng), Quy ước gọi

• Phần 3: Hệ thống bộ nhớ ảo, bộ nhớ đệm, hàng rào/rào cản, phần mở rộng trình quản lý ảo ( Học kiến trúc RISC-V thông qua gỡ lỗi, Phần 3 )

  
  

Bài giảng đầy đủ về kiến trúc RISC-V có thể được tìm thấy trong Lộ trình - bài giảng ' Kiến trúc RISC-V dành cho nhà phát triển phần mềm hệ thống '.

Những điểm khác biệt chính của bài giảng

Tìm hiểu về những điều này 📕

Tài liệu này giải thích chi tiết các khái niệm cơ bản về ngoại lệ và cung cấp lời giải thích dễ hiểu về các tính năng cốt lõi của ngoại lệ được xác định trong kiến trúc RISC-V.

Mô tả luồng thực thi ngoại lệ, một tính năng cốt lõi của kiến trúc RISC-V. Tài liệu cũng giải thích chi tiết cách xử lý ngoại lệ trong một hệ thống bao gồm chế độ máy và chế độ người dùng.

Mô tả các mã ngoại lệ chỉ ra nguyên nhân của ngoại lệ như được định nghĩa trong kiến trúc RISC-V và cũng giải thích luồng xử lý ngoại lệ với lệnh hủy bộ nhớ.

Theo góc nhìn phát triển phần mềm, nó trình bày chi tiết luồng thực thi khi xảy ra ngoại lệ và sự cố.

Nó giải thích luồng ngoại lệ bằng cách phân tích từng dòng lệnh lắp ráp. Nó cũng giải thích cách xử lý ngoại lệ trên ngăn xếp khi chúng xảy ra.

Thực hành ngoại lệ bằng cách thực thi lệnh hợp ngữ với chương trình thực hành gỡ lỗi T32. Chương trình giải thích chi tiết các thanh ghi CSR (scause, mcause) nào sẽ thay đổi khi ngoại lệ được kích hoạt.

Chúng tôi sẽ giải thích chi tiết về trình xử lý ngoại lệ được xử lý trong hạt nhân Linux trong khi thực hành gây ra ngoại lệ bằng chương trình TRACE32.

Bằng cách phân tích bản sao lưu bộ nhớ lấy từ bo mạch dựa trên RISC-V, chúng tôi giải thích cách thức hoạt động của ngoại lệ trong kiến trúc RISC-V: phân tích nhật ký hạt nhân, phân tích ngăn xếp cuộc gọi.

Chúng ta sẽ thực hành gỡ lỗi bảng trang bằng chương trình TRACE32. Điều này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ nguyên nhân cụ thể gây ra ngoại lệ.

Mô tả hoạt động cơ bản của bộ điều khiển ngắt được định nghĩa trong kiến trúc RISC-V. Giải thích cấu trúc của PLIC và CLIC một cách dễ hiểu.

Chúng tôi xem xét các mã ngoại lệ liên quan đến ngắt và giải thích cấu trúc của Bộ điều khiển ngắt cấp nền tảng (PLIC).

Mô tả các thành phần phần cứng cốt lõi tạo nên PLIC và cung cấp lời giải thích dễ hiểu về các thanh ghi CSR điều khiển PLIC.

Chúng tôi sẽ giải thích về Quy ước gọi được giới thiệu trong kiến trúc RISC-V và xem xét các thanh ghi hỗ trợ Quy ước gọi.

Giải thích bức tranh tổng quan về cách xử lý các đối số được truyền vào hàm.

Phân tích các lệnh lắp ráp hỗ trợ quy ước gọi của kiến trúc RISC-V. Cũng phân tích các lệnh lắp ráp ví dụ - phân tích lệnh c.sdsp.

Phân tích các lệnh lắp ráp hỗ trợ quy ước gọi của kiến trúc RISC-V. Cũng phân tích các lệnh lắp ráp ví dụ - phân tích lệnh c.ldsp.

Phân tích các lệnh lắp ráp hỗ trợ quy ước gọi của kiến trúc RISC-V. Cũng phân tích các lệnh lắp ráp ví dụ - phân tích lệnh c.ldsp.

Chúng ta sẽ thực hành khôi phục ngăn xếp cuộc gọi bị hỏng bằng cách gỡ lỗi TRACE32.

Trong bài tập gỡ lỗi TRACE32 này, chúng ta sẽ phân tích lỗi tràn bộ nhớ do tràn ngăn xếp.

Dựa trên kinh nghiệm viết sách và giảng bài của tôi
Sâu sắc và chi tiết hơn bất kỳ ai khác!

Vô song trong lĩnh vực phần mềm hệ thống trong nước ! Tác giả của 'Arm Architecture (Armv8-A, Armv7-A)' và 'Linux Kernel' ( cả hai đều được Viện Hàn lâm Khoa học Hàn Quốc bình chọn là sách xuất sắc ) và là tác giả toàn cầu, người đã viết cuốn sách "Reverse Engineering Armv8-A Systems" (tiếng Anh) thông qua một nhà xuất bản nước ngoài (Packt) lần đầu tiên tại Hàn Quốc . Trên hết, ông là một nhà phát triển đang làm việc, am hiểu nhất về các xu hướng phần mềm hệ thống mới nhất (xe điện, chất bán dẫn hệ thống - phần mềm hệ thống). Ông cũng là một nhà giáo dục tích cực nhất trong việc phổ biến kiến thức trong lĩnh vực phần mềm hệ thống.

• Tác giả của cuốn sách 'Kỹ thuật đảo ngược hệ thống Armv8-A: Hướng dẫn thực tế về phân tích Kernel, Firmware và TrustZone' (Nhà xuất bản Packt)

• Tác giả của 'Cấu trúc và nguyên tắc của kiến trúc Arm cho phát triển phần mềm hệ thống' ( Giải thưởng sách xuất sắc của Viện Hàn lâm Khoa học Hàn Quốc năm 2024 )

• Tác giả của 'Tìm hiểu cấu trúc và nguyên tắc của hạt nhân Linux thông qua gỡ lỗi' ( Giải thưởng Sách xuất sắc của Viện Hàn lâm Khoa học Hàn Quốc năm 2021 )

• 'Khóa học dành cho lập trình viên: Chuyên gia về hệ thống và hạt nhân Linux' Giảng viên chính

• Tháng 6 năm 2022, Hội nghị Máy tính Hàn Quốc (KCC2022) - Bài thuyết trình hướng dẫn [Chinh phục Nhân Linux bằng ftrace]

• Giảng viên nội bộ về 'Linux Kernel' và 'Armv8 Architecture' của LG Electronics ( bao gồm các nhà phát triển trong và ngoài nước ) - (2020~2024)