我眼中的Linux设备树——从Memory角度出发

2023-12-26 25阅读
CPU访问内存时实际上会访问物理地址空间,在用户态下CPU只能访问虚拟地址空间(即逻辑地址),并且其中包含了该硬件所使用的DMA控制器、内存映射等信息,在设备树中可以找到如下定义。

作为一名Linux开发者,我们经常听到“设备树”这个词汇。那么什么是设备树呢?简单来说,它就是描述硬件信息的一种数据结构。

我眼中的Linux设备树——从Memory角度出发

在Linux系统中,每一个硬件都有一个节点与之对应。而这些节点通过父子关系组成了一棵树形结构,也就是所谓的“设备树”。

今天我想和大家分享的,则是从Memory角度出发看待Linux设备树。

第一,我们需要明确一个概念:内存地址映射。在计算机中,CPU访问内存时实际上会访问物理地址空间。但由于操作系统需要管理多个进程并保证它们不会相互干扰,在用户态下CPU只能访问虚拟地址空间(即逻辑地址),而将其转换成物理地址则交给MMU(Memory Management Unit)完成。

然后回到Linux设备树上来看。每个硬件节点都有自己独特的属性集合,并且其中包含了该硬件所使用的DMA控制器、内存映射等信息。

以memory为例,在设备树中可以找到如下定义:

我眼中的Linux设备树——从Memory角度出发

```

memory@80000000 {

device_type = "memory";

reg = ;

};

其中,`device_type`表示该节点的类型为“memory”,而`reg`则定义了内存地址空间。这里的数值可以看作是物理地址,当CPU访问虚拟地址时,MMU会将其转换成相应的物理地址,并通过总线接口寻址到对应的内存区域。

除此之外,在设备树中还有一些关于Cache、TLB等信息的描述。这些都和Memory紧密相关,并且在实际开发中也需要我们深入掌握。

正如Linux社区所说,“设备树并不是一个简单易懂的系统”,但它却给我们带来了极大便利。通过设备树,操作系统能够动态管理硬件资源,并且使得驱动程序更加灵活可靠。

我个人认为,在学习Linux嵌入式开发时,设备树是必须要掌握的一项技能。因为只有深入了解硬件结构和内存映射机制,才能写出高效稳定、适配性强的驱动程序。

最后想说:从Memory角度出发看待Linux设备树可能较为专业与抽象,并非所有读者都能完全领会文章内容。但我相信只要你愿意去学习、思考和实践,在未来的Linux开发之路上定会受益匪浅。

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