run RISCV program on x86

日志

安装编译器

git clone https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain --recursive
cd riscv-gnu-toolchain
./configure --with-arch=rv64g --disable-multilib    # 否则编译出来的程序会是 RVC（RISC-V compressed instructions），目前不支持
sudo make linux
sudu make install

编译用户程序

• C 程序（暂时没使用）

riscv64-unknown-linux-gnu-gcc hello.c -o hello.out -static -march=rv64imafd -mabi=lp64d

• 汇编程序

make riscv_user

运行

• 使用 xybt

make run

• 使用 qemu

qemu-riscv64 hello.out
qemu-riscv64 -d in_asm,out_asm hello.out  # 带一些信息

流程图

st=>start: 开始
map_elf=>operation: 将 riscv binary 映射到内存
init_env=>operation: 初始化用户程序环境
get_pc=>operation: 获取程序执行指令
translate=>operation: 翻译块
switch_to_user=>operation: 切换到用户程序上下文
exec=>operation: 执行块
switch_to_translator=>operation: 切换翻译器上下文
user_exit=>condition: user exit

e=>end: 结束
st->map_elf->init_env->get_pc->translate->switch_to_user->exec->switch_to_translator->user_exit
user_exit(yes)->e
user_exit(no)->get_pc

内存布局

• xybt

# 上方表示高地址，下方表示低地址
TRANSLATOR_BASE
USER_STACK_END_ADDR = TRANSLATOR_BASE - STACK_OFFSET
USER_CAN_USE_STACK_START_ADDR = USER_STACK_START_ADDR + GUARD_PAGE_SIZE = TRANSLATOR_BASE - STACK_OFFSET - USER_STACK_SIZE
USER_STACK_START_ADDR = TRANSLATOR_BASE - STACK_OFFSET - USER_STACK_SIZE - GUARD_PAGE_SIZE

• ria-jit

# 上方表示高地址，下方表示低地址
TRANSLATOR_BASE
InstrMem = TRANSLATOR_BASE - STACK_OFFSET
stack top = TRANSLATOR_BASE - STACK_OFFSET - 4096
guard protect end = bottomOfStack = TRANSLATOR_BASE - STACK_OFFSET - stackSize - 4096
stackStart = bottomOfStack = guard protect start = TRANSLATOR_BASE - STACK_OFFSET - stackSize - guard - 4096

计划

• 读取 elf
• 映射 elf 到内存
• 把翻译器放到指定高地址
• 为用户程序分配 stack
• 拷贝 auxv、envp、argv、argc 到用户程序的栈中
• 设置 inst mem
• 翻译
• 执行
• 保存上下文
• 缓存块
• 寄存器映射
• 其它