QEMUのRaspberry Pi 3モデルでコアを識別する

QEMUのRaspberry Pi 3モデルをベアメタルで使うと、デフォルトで４つのコアでロードしたコードが動いて不便なので、不要なコアを無理やり止めてみました。

QEMUは2.12を使いました。

コアの識別方法

Raspberry Pi 3には、Cortex-A53が４個載っています。　Cortex-A53で、コアを識別するには、各コアが持つ Multiprocessor Affinity Register　(MPIDR_EL1) の下位8ビットを読めばよいです。詳しくはCoretex-A53のTRMをみてください。(http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.ddi0500g/BABHBJCI.html)

このレジスタを読むココードをインラインアセブラを使って書いてみました。

uint32_t get_core_id(void)
{
    uint64_t id;
    asm volatile("mrs %0, mpidr_el1" : "=r" (id));
    id &= 0xff;
    return id;
}

このレジスタは、circl64のブート部分 (https://github.com/rsta2/circle64/blob/master/lib/startup.S) を見ていて発見しました。

コアの止め方

とりあえず、不要なコアに対して、HALT命令を発行して止めました。

HALTはアセンブラで記述しました。

.section .text

.globl io_hlt
io_hlt:
    wfe
    ret

コアのIDが1-3だったら、io_hlt()を呼びます。

    // disable core1 , core2 and core3
    if (get_core_id() != 0) {
        while (1) { io_hlt(); }
    }

動作例

サンプルコード

void io_hlt(void);

void kernel_main(uint32_t r0, uint32_t r1, uint32_t atags)
{
    // disable core1 , core2 and core3
    if (get_core_id() != 0) {
        while (1) { io_hlt(); }
    }

    printf("core_id %u\n", get_core_id());
}

コアを止めないと、４コア分の表示がされます。

qemu-system-aarch64 -m 128 -M raspi3 -nographic -kernel kernel.elf
core_id 0
core_id 1
core_id 2
core_id 3

コアを止めると、表示が１回になります。

qemu-system-aarch64 -m 128 -M raspi3 -nographic -kernel kernel.elf
core_id 0

よくわからない

コアを止めない場合、４回出力されるのですが、idの値が変な場合が多々あります。
おそらくUARTデバイスをアクセスする際に競合がおきているんだと思われます。

qemu-system-aarch64 -m 128 -M raspi3 -nographic -kernel kernel.elf
core_id 3
core_id 1
core_id 1
core_id 0

qemu-system-aarch64 -m 128 -M raspi3 -nographic -kernel kernel.elf
core_id 3
core_id 0
core_id 0
core_id 0

/qemu-system-aarch64 -m 128 -M raspi3 -nographic -kernel kernel.elf
core_id 2
core_id 2
3
core_id 2
3
1
core_id 2
3
1
core_id 2