2014年6月16日 星期一

[轉] Thumb指令集與ARM指令集的區別

Thumb指令集

       Thumb指令可以看做是ARM指令壓縮形式的子集,是針對代碼密度1的問題而提出的,它具有16為的代碼密度。Thumb不是一個完整的體系結構,不能指望處理程序只執行Thumb指令而不支持ARM指令集。因此,Thumb指令只需要支持通用功能,必要時,可借助完善的ARM指令集,例如:所有異常自動進入ARM狀態。
       在編寫Thumb指令時,先要使用偽指令CODE16聲明,而且在ARM指令中要使用BX指令跳轉到Thumb指令,以切換處理器狀態。編寫ARM指令時,可使用偽指令CODE32聲明。

1.代碼密度:單位存儲空間中包含的指令的個數。例如
              ARM指令是32位的,而Thumb指令時16位的,如果在1K的存儲空間中,可以放32ARM指令,就可以放64Thumb指令,因此在存放Thunb指令時,代碼密度高。



Thumb指令集與ARM指令集的區別

       Thumb指令集沒有協處理器指令、信號量指令以及訪問CPSRSPSR的指令,沒有乘加指令及64位乘法指令等,且指令的第二操作數受到限制;除了跳轉指令B有條件執行功能外,其他指令均為無條件執行;大多數Thumb數據處理指令採用2地址格式。Thumb指令集與ARM指令集的區別一般有如下幾點:
Ø         跳轉指令
程序相對轉移,特別是條件跳轉與ARM代碼下的跳轉相比,在範圍上有更多的限制,轉向子程序是無條件的轉移。
Ø         數據處理指令
數據處理指令是對通用寄存器進行操作,在大多數情況下,操作的結果須放入其中一個操作數寄存器中,而不是第三個寄存器中。
數據處理操作比ARM狀態的更少,訪問寄存器R8R15受到一定限制。
除MOV和ADD指令訪問寄存器R8—R15外,其他數據處理指令總是更新CPSR中ALU狀態標誌
訪問寄存器R8R15Thumb數據處理指令不能更新CPSR中的ALU狀態標誌
Ø         單寄存器加載和存儲指令
Thumb狀態下,單寄存器加載和存儲指令只能訪問寄存器R0R7
Ø         批量寄存器加載和存儲指令
LDMSTM指令可以將任何範圍為R0——R7的寄存器子集加載或存儲

2014年6月10日 星期二

Linux下.ko, .o, .so, .a, .la文件

Linux下文件的類型是不依賴於其後綴名的,但一般來講:
.ko 是Linux 2.6內核使用的動態連接文件的後綴名,也就是模塊文件,用來在Linux系統啟動時加載內核模塊
.o 是目標文件,相當於windows中的.obj文件
.so 為共享庫,是shared object,用於動態連接的,和dll差不多
.a 為靜態庫,是好多個.o合在一起,用於靜態連接
.la 為libtool自動生成的一些共享庫,vi編輯查看,主要記錄了一些配置信息。可以用如下命令查看file *.la來查看文件類型
創建.a庫文件和.o庫文件:
  $ gcc -c mylib.c
  $ ar -r mylib.a mylib.o
動態鏈接庫*.so的編譯與使用
1、動態庫的編譯
下面通過一個例子來介紹如何生成一個動態庫。這裡有一個頭文件,三個.c文件:
so_test.h
test_a.c
test_b.c
test_c.c
我們將這幾個文件編譯成一個動態庫:libtest.so。

代碼

so_test.h:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void test_a();
void test_b();
void test_c();

test_a.c:
#include \"so_test.h\"
void test_a()
{
    printf(\"this is in test_a...\\n\");
}

test_b.c:
#include \"so_test.h\"
void test_b()
{
    printf(\"this is in test_b...\\n\");
}

test_c.c:
#include \"so_test.h\"
void test_c()
{
    printf(\"this is in test_c...\\n\");
}
$ gcc test_a.c test_b.c test_c.c -fPIC -shared -o libtest.so
2、動態庫的鏈接
在1、中,我們已經成功生成了一個自己的動態鏈接庫libtest.so,下面我們通過一個程序來調用這
個庫裡的函數。程序的源文件為:test.c。
#include \"so_test.h\"
int main()
{
    test_a();
    test_b();
    test_c();
    return 0;
}

將test.c與動態庫libtest.so鏈接生成執行文件test:
  $ gcc test.c -L. -ltest -o test
測試是否動態連接,如果列出libtest.so,那麼應該是連接正常了
  $ ldd test
  這時應該會報找不到libtest.so,這裡我們再執行一下:
  $ sudo cp libtest.so /usr/lib
  把這個庫拷貝到系統默認的庫路徑即可,這樣只是臨時測試使用,更合理的方法看後面介紹
執行test,可以看到它是如何調用動態庫中的函數的。

3、編譯參數解析
最主要的是GCC命令行的一個選項:
-shared 該選項指定生成動態連接庫(讓連接器生成T類型的導出符號表,有時候也生成
    弱連接W類型的導出符號),不用該標誌外部程序無法連接。相當於一個可執行文件
-fPIC:表示編譯為位置獨立的代碼,不用此選項的話編譯後的代碼是位置相關的所以動
    態載入時是通過代碼拷貝的方式來滿足不同進程的需要,而不能達到真正代碼段共享的目的。
-L.:表示要連接的庫在當前目錄中
-ltest:編譯器查找動態連接庫時有隱含的命名規則,即在給出的名字前面加上lib,後面加上.so來確定庫的名稱
    LD_LIBRARY_PATH:這個環境變量指示動態連接器可以裝載動態庫的路徑。
當然如果有root權限的話,可以修改/etc/ld.so.conf文件,然後調用/sbin/ldconfig來
達到同樣的目的,不過如果沒有root權限,那麼只能採用輸出LD_LIBRARY_PATH的方法了。
4、注意
調用動態庫的時候有幾個問題會經常碰到,有時,明明已經將庫的頭文件所在目錄 通過 「-I
」include進來了,庫所在文件通過「-L」參數引導,並指定了「-l」的庫名,但通過ldd命令察看時,
就是死活找不到你指定鏈接的so文件,這時你 要作的就是通過修改LD_LIBRARY_PATH或
者/etc/ld.so.conf文件來指定動態庫的目錄。通常這樣做就可以解決庫無法鏈接的問題 了。
makefile裡面怎麼正確的編譯和連接生成.so庫文件,然後又是在其他程序的makefile裡面如何編譯
和連接才能調用這個庫文件的函數????
答:
你需要告訴動態鏈接器、加載器ld.so在哪裡才能找到這個共享庫,可以設置環境變量把庫的
路徑添加到庫目錄/lib和/usr/lib,LD_LIBRARY_PATH=$(pwd),這種方法採用命令行方法不太方便,一種替
代方法
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^註釋^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
LD_LIBRARY_PATH可以在/etc/profile還是~/.profile還是./bash_profile裡設置,或者.bashrc裡
改完後運行source /etc/profile或. /etc/profile
更好的辦法是添入/etc/ld.so.conf, 然後執行/sbin/ldconfig
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^註釋^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
是把庫路徑添加到/etc/ld.so.conf,然後以root身份運行ldconfig
也可以在連接的時候指定文件路徑和名稱-I -L.
GCC=gcc
CFLAGS=-Wall -ggdb -fPIC
#CFLAGS=
all: libfunc test
libfunc:func.o func1.o
$(GCC) -shared -Wl,-soname,libfunc.so.1 -o libfunc.so.1.1 $<
ln -sf libfunc.so.1.1 libfunc.so.1
ln -sf libfunc.so.1 libfunc.so
***********************************************註釋
************************************************
ln -s是用來創建軟鏈接,也就相當於windows中的快捷方式,在當前目錄中創建上一級目錄中的文件
ttt的命名為ttt2軟鏈接的命令是ln -s ../ttt ttt2,如果原文件也就是ttt文件刪除的話,ttt2也變成了
空文件。
ln -d是用來創建硬鏈接,也就相當於windows中文件的副本,當原文件刪除的時候,並不影響「副本
」的內容。
編譯目標文件時使用gcc的-fPIC選項,產生與位置無關的代碼並能被加載到任何地址:
gcc –fPIC –g –c liberr.c –o liberr.o
使用gcc的-shared和-soname選項;
使用gcc的-Wl選項把參數傳遞給連接器ld;
使用gcc的-l選項顯示的連接C庫,以保證可以得到所需的啟動(startup)代碼,從而避免程序在使
用不同的,可能不兼容版本的C庫的系統上不能啟動執行。
gcc –g –shared –Wl,-soname,liberr.so –o liberr.so.1.0.0 liberr.o –lc
建立相應的符號連接:
ln –s liberr.so.1.0.0 liberr.so.1;
ln –s liberr.so.1.0.0 liberr.so;
在MAKEFILE中:
$@
表示規則中的目標文件集。在模式規則中,如果有多個目標,那麼,\"$@\"就是匹配於目標中模式
定義的集合。
$%
僅當目標是函數庫文件中,表示規則中的目標成員名。例如,如果一個目標是\"foo.a(bar.o)\",
那麼,\"$%\"就是\"bar.o\",\"$@\"就是\"foo.a\"。如果目標不是函數庫文件(Unix下是[.a],Windows下是
[.lib]),那麼,其值為空。
$<
依賴目標中的第一個目標名字。如果依賴目標是以模式(即\"%\")定義的,那麼\"$<\"將是符合模
式的一系列的文件集。注意,其是一個一個取出來的。
$?
所有比目標新的依賴目標的集合。以空格分隔。
$^
所有的依賴目標的集合。以空格分隔。如果在依賴目標中有多個重複的,那個這個變量會去除重
復的依賴目標,只保留一份。
*********************************************註釋
***********************************************************************
test: test.o libfunc
$(GCC) -o test test.o -L. -lfunc
%.o:%.c
$(GCC) -c $(CFLAGS) -o $@ $<
clean:
rm -fr *.o
rm -fr *.so*
rm -fr test
要生成.so文件,cc要帶-shared 參數;要調用.so的文件,比如libfunc.so,可以在cc命令最後加上
-lfunc,還要視情況加上-L/usr/xxx 指出libfunc.so的路徑;這樣,在你要編譯的源文件中就可以調用
libfunc.so這個庫文件的函數.
前面的都說的差不多了,最後提醒一下最好提供一個接口頭文件
動態加載,用dlopen,dlclose,dlsym