Table of Contents

Şirketware-Hardware'teki Kayıtların Eleştirel Rolü

Modern bilişimde, donanım ve bilgisayar arasındaki ilişki, kayıt olarak bilinen düşük seviyeli arayüzler tarafından tanımlanır.Bu küçük, yüksek hızlı depolama yerlerini işlemciler içinde tutmada ve periferik cihazlar arasındaki sözleşmeyi düzeltmeler sırasında yapılandırır. Donanımlar revizyonlar, performansları düzeltmeye veya maliyet azaltmaya çalışır - kayıt tutmada en önemli faktör genellikle operasyonel donanım olmadan operasyonel olarak tutmalıdır.Bu makale, disko ve yazılımlar arasındaki uyum sağlamada nasıl hizmet eder.

Ne Kayıtlar ve Nasıl Çalışıyorlar?

Kayıtlar doğrudan işlemci veya periferik donanıma inşa edilmiş küçük hafıza yerleridir. Ana bellek (RAM), kayıtlar işlemcinin iç mimarisinin bir parçasıdır ve tek bir saat döngüsünde erişilebilir. Aktif olarak işlenmiş, kontrol ayarları, durum bayrakları ve yapılandırma parametreleri.

Örneğin, evrensel bir asenkron alıcı-transmitter (UART) periferisi, gönderilen verileri () tutmak için kayıt yaptıracak ([Dönetici:0)))) ve veri akışı () gibi kayıt altına alınabilecektir.

Kayıtlar sabit hafıza adreslerini ( hafızada I/O) veya özel talimatlar aracılığıyla erişilebilir (port-mapped I/O) tam bir düzen - bu tür donanım referans kılavuzunda tanımlanamayanlara karşılık gelir.Bu düzen [FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=I/O)

Donanım Neden Yeniden Tehdit Ediyor

Donanım revizyonları birçok nedenden dolayı meydana gelir: silikon errata düzeltmeleri, performans iyileştirmeleri, yeni özelliklerin yanı sıra, dış bileşenlerdeki değişiklikler. Hatta bir çipin iç mantığına küçük değişiklikler kayıt davranışını değiştirebilir. Common incompatibiliteleri şunları içerir:

  • [FONT:0]Kayıt adresi değişimleri[[Döncüm: 1) Yeni bir kayıt mevcut kayıtları yeni dengelemelere itebilir.
  • [FONT:0)Bit alanı yeniden finanse edilir[[DÜT:1] – bir özelliği daha önce kontrol eden bir özellik artık başka bir şeyi kontrol eder.
  • [FONT=0)Timing değişiklikleri[[Dönetici:0)[Döneticileri değiştir] - Şimdi daha hızlı veya daha yavaş bir şekilde yanıt vermek için belirli sayıda döngüye ihtiyaç duyan kayıtlar.
  • [FONT:0) Kayıtların Yeniden Kaldırılması[[Dönetici:0)- Zorlukların ortadan kaldırılması, bilgisayarların açıklanması/yazılarının düşünülemez şekilde işlenmesine neden olabilir.

Bu değişikliklerin herhangi biri olduğunda, orijinal kayıt haritasını bekleyen yazılım başarısız olabilir: yanlış adrese konfigürasyon yazılabilir, yanlış durum birazları veya artık mevcut olmayan bir bayrak için beklemeye devam edebilir. Sonuç: Başlangıçta kaldırılamaz, periferiklar, bu da korkutucu bir iletişim oluşturabilir.

Gerçek Dünya Etkisi: Farklılık Maliyeti

gömülü sistemlerde, bellek genellikle kişisel bilgisayar dünyasında, anne BIOS/UEFI'de kolayca güncellenemez. Donanım revizyonu kayıt uyumluluk, üreticiler ürünleri hatırlamaya, fiziksel erişim yoluyla bilgisayar dışı güncellemelere veya daha yüksek başarısızlık oranlarına sahip olabilirler. Kişisel bilgisayar dünyasında, anneboard BIOS/UEFI ve ek-in kartı yazılımı birden fazla çip revizyonu üzerinde çalışmalıdır.

Örneğin, PCI Express standardının ilk günlerinde, küçük bir revizyon bağlantı statüsünün kaydının semanticsini değiştirdi, eski bilgisayarların yanlış bağlantı genişliğine neden oldu. Bu, hem donanım hem de bilgisayar yamalarını gerektiren sayısız uyumluluk sorununa yol açtı.Bu tür deneyimler, kayıt stabilitesinin neden bir donanım tasarımının temel taşı olduğunu işaret ediyor.

Kayıt Kabul Etme Stratejileri Across Revisions

Donanım mühendisleri ve Yazılım geliştiricileri, kayıt arabirimlerinin donanımın diğer yönleri olarak bile istikrarlı kalmasını sağlamak için birkaç kanıtlanmış teknik kullanmaktadır.

1. Standartlaştırılmış Kayıt Haritalar ve Özellikler Alanlar

En temel strateji, bir donanım revizyonunun yeni bir özellik getirdiği bir kayıt haritasını tasarlamaktır.Bu, mevcut kayıtların adresini ayırt etmek anlamına gelir. Alternatif olarak, yeni kayıtların değiştirilmesi olmadan daha yüksek bir adrese eklenebilir.

Klasik bir örnek, her periferi için sabit olmayan bir sıralamaya sahip olan Memory Mapped I/O (MMIO) düzeni, ARMs Cortex-M serisi mikrokontroller. Satıcı her periferi için sabit bir temel adresi atar ve her kayıt daha önce rezerve edilmiş bir sıralamaya sahiptir.Bu, daha önce yapılan düzeltmeler için yazılabilirken, yeni bir bilgisayar donanımı kullanmaya devam edebilir.

2. Kayıtları ve Capability Tespiti

Daha dinamik bir yaklaşım, bir yazılım veya düzeltme tanımlayıcısı ([Dönetici:0) dahil olmak üzere, bir okuma-sadece kayıtta bulunan bir yazılımdır. Firmaware, bu tanımlayıcıyı başlangıçta okuyabiliyor ve davranışına uygun olarak adapte edebilir.Forwards (GPUs) birçok Grafik İşleme ünitesi (GPUs) bir donanım revizyon kaydı (örneğin, bir donanım revizyon kaydı (e.g., 03.,00T:7) ile ilgili olarak, silikonun hangi versiyonunun mevcut olduğunu söyleyen sürücüyü anlatıyor.

PCI Express spesifikasyonu, uygun sürücü versiyonunu kullanarak kayıt yaptırmak için gerekli olan yazılımları gerektirir.In addition, PCIe yeteneği kayıtları sürücülerin SR-IOV veya AER gibi opsiyonel özellikleri tespit etmelerine izin verir: Bu algılama modeli son derece güçlüdür: Birden fazla donanım revizyonunu kullanarak kayıt yaptırmak için tek bir ikiliye izin verir. İşletim sistemi sürücülerin sürümlerini ve şubeleri kullanarak sıralamayı okumasına izin verir.

Benzer şekilde, Advanced Construct and Power Interface (ACPI), bilgisayarların işletim sistemine donanımı tarif etmek için kullanabileceği platform seviyesinde veri tablolarını tanımlar.Bir kayıt değilken, prensip aynıdır: sürümlenen veri yapıları geri ve ileriye dönük uyumluluk sağlar.

3. Özet Access Katmans: Donanım Özeti Katmanları aracılığıyla Özet (HAL)

Donanıma doğrudan kayıt adreslerinde kutlama yapmaktan ziyade, birçok sistem bir ESFLT:0)Hardware Abstraction Katman (HAL)) Bu, fonksiyon aramalarını sağlar / kayıt defterini ele alır. HAL, gerçek adres haritasını ele alır, biraz manipülasyonu ve hatta zamanlamayı gerektirir. Donanım revizyonu değişiklikleri, sadece HAL'ın geri kalanı değişmemelidir.

Örneğin, mikro kontrolcü satıcı STMikroelektronik, STM32 serisi için bir HAL kütüphanesi sunar. Kütüphane, uygun kayıtlara uygun olarak iç haritayı içeren karmaşık sistemler için özellikle değerlidir.Yeni bir STM32 çipi ile farklı bir kayıt düzeni serbest bırakılırsa, kütüphane güncellenir, ancak uygulama bilgisayarı (eski olarak HAL API'yi kullanarak) çalışmak için devam eder.

Satıcıya açık kaynaklı HAL'lara ek olarak, Zephyr veya FreeRTOS gibi açık kaynak çerçeveleri de cihaz ağacı bağlayıcıları veya statik konfigürasyon yapıları aracılığıyla erişime ek olarak. Cihazın ağacı (Linux ve Zephyr tarafından kullanılan) hafıza haritasını açıklar ve kayıt dengelemeleri, donanım düzeninden gelen kodu da azaltır. Donanımı revize edildiğinde, cihaz ağacı güncellenir ve aynı çekirdek ikilisi her iki eski ve yeni revizyonları çalıştırabilir.

Vaka Çalışmaları: Uygulamada Uyumluluk

ARM Sistem Uygulama Süreçleri'nde Kayıtlar

ARMv8-A işlemciler (örneğin, Cortex-A serisi), sistem kayıtları kontrol önbellek politikaları, hafıza yönetimi ve güvenlik özellikleri. CPU kimlikleri (örneğin CPU'nun tespit edilmesi gibi) tam CPU'yu tespit etmek için belirli kayıtların tutarlı olması gerekir. ancak, uygulamaya özel kayıtların (örneğin, birden fazla satıcıdan revizyonlara izin veren bir ders kaydıdır.

Seri Peripheral Interface (SPI) Gömülü Sistemlerde Kontrolücüler

Saat bölmek için kayıt olan bir SPI kontrolörünü düşünün, veri uzunluğu ve transfer modunda. revizyon 1, saat bölme kaydı boşluğa devam ederse, saat bölmek için sürüm 2:00 $ 1.200'de kalır.In revision 2, aynı kontrol ekranlı kullanımlar, bir sonraki sürümde, sürümde yeni bir kayıt için güncellenir.If not the version partition.If not the version.If the software.If the new feature uses an advanced feature require a advanced feature require a new record atTELT:13.If not the hour partition.

PCIe Konsülü Uzay Uyumluluk

PCIe standardı her cihaz için 256-bayt konfigürasyonu alanını tanımlar. İlk 64 kişi tüm revizyonlarda standartlaşmıştır, ancak kayıtlar satışa çıkarılmayan OS sürücülerinin yeni cihazlarla çalışmasını sağlar, çünkü sadece standartlaştırılmış bir şekilde erişim sağlar.

Firmaware Geliştiriciler ve Donanım Tasarımcıları için en iyi uygulamalar

  • [FONT:0) Mevcut kayıtların düzeni asla değişmez.) Yeni özellikleri ayırt veya yeni dengelemelerde ekleyin. Bir kayıt değiştirmek zorundaysanız, bir sürüm mekanizması tanıtmak.
  • [FONT:0]Include a Donanım revizyonu kaydı.[DD: 1) Herhangi bir özel ASIC veya FPGA, revizyonu rapor eden bir okuma kaydına sahip olmalıdır.
  • [FONT:0] Her kayıt için geçerlidir.[[Dönetici:0) Adrese işaret eden bir masaya sahip olun, biraz atama, erişim türü ve revizyon tarihi. Bu belge gelecekteki revizyonlar üzerinde çalışan bilgisayar takımları için gereklidir.
  • [[D:0)Sorumluluk tabakalarını kullanın.[[DÜT:1] Satıcı HAL'ler, cihaz ağaçları veya özel bir soyutlama yoluyla, yüksek seviyeli donanıma ham kayıt erişimden kaçının.
  • [FONT:0]Run regresyon testleri.[[Dönetici: 1) Bir donanım revizyonu yapıldığında, önceki nesil bilgisayar bilgisayarlarını erken yakalamaya karşı çalıştırın.

Bu uygulamaları takip ederek, hem donanım hem de bilgisayar takımları yeni donanım revizyonları için entegrasyon baş ağrısı ve zaman piyasasını önemli ölçüde azaltabilmektedir.

Endüstri daha esnek kayıt modellerine doğru ilerliyor. Bir ortaya çıkan trend, sanallaştırılmış kopyalarla etkileşime girilebilir.[Döneticiler[Döneticiler) Bu, hipervizör veya güvenli bir monitör tarafından yönetilen bir sistem içinde ARM TrustZone gibi sistemlerde, bir cihazın fiziksel kayıtları, bilgisayardan gizlenmiş olabilir ve sanallaştırılmış kopyalarla etkileşime girebilme imkanı sağlar.

Başka bir eğilim standart kayıt arayüzü açıklamalarının kabul edilmesidir, örneğin [[DÜyetim Ağacı[DÜye Olmayanlar, BSD, Zephyr) veya daha yeni [[DÜye Olmayanlar:2) Açıklanan Bilgisayarlar Projesi kayıt arabirimleri[DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.

Son olarak, RISC-V'nin yükselişi ve standart kontrol ve statü kayıtları (CSR) mikroaritekture değişiklikleri yaparken bile, temel ÖSS arayüzü sürekli kalır. RISC-V'nin delegesilik alanı, tam uygulama kaydı haritasını bilmeden donanımla etkileşime girmeleri için denetçi-mode yazılımı sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Kayıtlar donanım ve bilgisayar arasındaki temel iletişim kanallarıdır. onların düzeni ve davranışları ARM, PCIe'den oluşan ve gömülü kontrolörlerden oluşan bir kapalı sözleşme oluşturur.Bilge sistemleri dahil olmak üzere kayıt haritaları tasarlayarak, kayıt uyumlulukları dahil, ve soyutlama katmanlarını kullanarak, donanım üreticilerinin donanım-donan sınırında çalışan herhangi bir mühendis için çalışmaya devam etmesini sağlayabilir.

Daha fazla okuma için, [[Dönetici:0)ARM Mimarlık Referans Kılavuzu[Dönetici:2)) [FONTI Express Base behavior[Döneticileri) ve [[Döneticileri)[Döneticileri)[değiştir | kaynağı değiştir], [[Döneticileri, donanım revizyonları ile ilgili donanım ayarlamalarını nasıl etkinleştireceğinizi anlamak için gerekli olan verileri anlamak.