MIPS CPU 如何斷電？

Question

MIPS I 兼容 CPU 上的假設 OS 內核如何實際實現系統調用 10，從而停止所有執行並關閉電源？

長長的故事：

我目前正在構建一個 MIPS 仿真器，專門基於 MIPS I 架構規范； 我已經（幾乎）處理了它附帶的整個 ISA，並在此過程中做出了一些深刻而有趣的發現。 我也在涉足特權資源，以及任何涉及系統協處理器 (COP0) 的事情。

我打算編寫一個在特權上下文中處理異常/系統調用/陷阱的基本內核，主要是為了從內核模式的角度模擬系統調用是如何執行的； 目前困擾我的是終止系統調用，代碼 10。我希望能找到一些（特權）指令，像HLT對 x86 那樣停止執行； 然而，我能找到的最接近它的是WAIT指令。

WAIT實際上是為了將 CPU 切換到低功耗模式並等待中斷而設計的，它存在於 ISA 中，因此也可以在用戶模式下使用； 沒有終止執行的跡象，盡管我可以從中找出某種方法來制造它。

然而; 我覺得我走錯了路，MIPS 規范的 IA、II-A 和 III 卷對我沒有多大幫助。 換句話說：有人知道在執行 syscall 10 后在真正的 MIPS CPU 中實際發生了什么嗎？

Answer 1

系統調用 10

Syscall號總是特定於操作系統：Linux下的MIPS版本使用比SPIM模擬器完全不同的系統調用號。

出於這個原因，您最好不要談論“ syscall 10 ”，而是談論“ SPIM 中的 syscall 10 ”（或您正在談論的任何操作系統或模擬器）以避免誤解。

MIPS I 兼容 CPU 上的假設操作系統內核如何實際實現系統調用 10 ...

首先：在“SPIM”模擬器上，“syscall 10”是exit ，而不是shutdown 。

exit不會關閉計算機，但會停止多任務操作系統中當前正在運行的任務。 操作系統簡單地釋放當前任務的所有資源（例如，它將任務使用的內存標記為“空閑”）並且不再調度該任務。

所有其他任務（以及操作系統和 CPU）繼續運行。

... 確實像HLT那樣停止執行...

我不確定HLT在現代 x86 CPU 上的真正作用。 在早期的 Intel CPU 上， HLT指令只是執行跳轉回自身，直到發生中斷。

這意味着 CPU 沒有執行一次HLT指令，而是一次又一次地執行該指令（就像一個無限循環中的JMP指令）。

如果發生中斷，則無限循環中斷（在HLT之后的下一條指令后繼續執行）； 如果沒有中斷發生（可以使用CLI + HLT組合強制執行），CPU 將進入無限循環，但不會斷電。

...停止所有執行，然后關閉電源？

這是shutdown ：

CPU 內核通常沒有此功能； CPU 之外的一些硬件正在執行此操作。

就像所有其他硬件（鍵盤、屏幕、磁盤……）一樣，使用 I/O 地址訪問負責的硬件單元：

當連接到不支持特殊 I/O 地址空間（例如 x86 上的IN和OUT指令）的 CPU 時，將使用“常規”（內存）地址。

假設電源單元在地址 0xF1234560 處連接到您的系統（僅作為示例），並且在向該地址寫入值 0x789 時電源關閉。 在這種情況下，以下順序將關閉您的系統：

LUI a0, 0xF123
ORI a1, zero, 0x789
SW a1, 0x4560(a0)

而且因為這個硬件單元位於CPU之外，所以你不會在 CPU 手冊中找到任何關於它的信息。

當然，在使用相同 CPU 類型的不同類型計算機中使用完全不同的不同硬件單元！ （所以沒有“典型的 MIPS 電源單元”。）

在 1990 年代（當大多數 MIPS 台式計算機建成時），系統根本無法通過軟件關閉電源，但屏幕上會打印一些消息（“請關閉計算機”）並且 CPU只是進入一個無限循環......