http://xenyinzen.wikidot.com/loongson-about
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PMON-V1.1 目录结构
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pmon的目录结构大致如下（由linux工具tree生成）
。
|-- Targets 目标结构相关代码，每个新结构在该目录下有一个子目录
| -- Bonito Bonito是我们的北桥代号，里面是一些关于北桥的代码 | |-- Bonito | |-- compile | |– zboot
| | |-- images
| | |-- pmon
| | -- utils | |-- conf | |-- dev | |-- include |– pci
|-- conf 源代码编译所依赖的配置文件所在目录
|-- doc 说明文档
|-- examples 一看就知道是样例，但我还不知道只面究竟写的是什么
|-- fb 在frambuffer上做文字和图形显示的代码
|-- include 系统头文件
|-- lib
| |-- libc C库
| -- libz zip压缩库 |-- pic 开机启动图片（压缩后的）存放目录 |-- pmon pmon主体代码 | |-- arch 平台相关代码 | |– mips 处理器相关的代码，比如Flush_Cache等
| |-- cmds pmon shell 命令代码
| |-- common 各模块共同依赖的代码
| |-- custom ？？这个目录不知道干什么用的
| |-- dev 一些基本设备的驱动，比如Flash
| |-- fs 文件系统支持代码
| |-- loaders 二进制文件加载器代码
| -- netio 网络命令以及tftp的实现 |-- sys pmon的较低层的代码 | |-- arch 处理器相关代码一些定义 | |– mips
| | -- include | |-- dev 各种设备的驱动程序 | | |-- ata | | |-- fd | | |-- ic | | |-- microcode | | |– siop
| | |-- mii
| | |-- pci
| | -- u*** | |-- kern 主要是一些系统调用的实现，比如malloc，time， signal， socket | |-- linux | |-- net 实现网络协议 | |-- netinet 实现网络协议 | |-- scsi Scsi协议的实现 | |-- sys 这个大目录的头文件存放区 |– vm ？？虚拟内存相关实现
|-- tools 一些工具
| |-- bmp_logo 把bmp图转换成C数据的工具
| |-- bootelf
| |-- mk
| |-- pmoncfg 源代码配置工具
| |-- scripts
| -- srecord |-- x86emu x86显卡模拟器，主要是运行显卡的BIOS，初始化显卡 |– int10
| -- x86emu | |-- include | |– x86emu
| -- src |– x86emu
| -- x86emu– zloader zip格式加载启动代码
Targets目录的组成
每个结构一个目录，我们拿Bonito来为例子，主要有下列文件：
start.S 位于Targets/Bonito/Bonito 目录下，是C环境建立之前的汇编代码，使整个BIOS运行的起点。
tgt_machdep.c位于Targets/Bonito/Bonito 目录下，一些板子相关的函数。
pci_machdep.c进行Targets/Bonito/pci 空间分配的一些函数
Targets/Bonito/dev 目录下一些板子特殊的设备的驱动。
Targets/Bonito/conf 目录下是一些编译环境建立需要的一些文件
参考说明
本文的撰写过程中，参考了诸多中科龙梦科技有限公司的内部资料（都是可以公开的），另外还有一些未署名的文档，无法一一列举，在此表示感谢。龙芯事业一定会在前仆后继的勇士所铺设的道路上日益壮大！
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代码执行流程
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当整个板子起电后，CPU将从 0xBFC00000 取指令开始执行，而ROM在系统中的地址就是从该地址开始的。所以，其中的第一条指令就是整个过程中 CPU 要执行的第一个指令。
初始化CPU内的寄存器，清TLB.
初始化一些北桥的基本配置，以确保uart能够正常工作。
初始化uart，主要是设置波特率。
初始化内存（主要通过I2C协议从内存的EEPROM读取内存参数来进行设置）。
初始化cache.
拷贝pmon的代码到内存，然后通过
la v0， initmips
jalr v0
nop
从此代码便到内存中间去了，从这开始因为可以读写内存，所以有了栈，故可以用C的代码了，所以以后的程序便是C代码了
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start.S详解
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1
start.S文件在 /Targets/Bonito/Bonito 目录当中，是整个PMON代码的起点。我们首先研究它。
文件一开头是版权声明部分，然后是包括一些头文件，然后是一些宏定义，然后才是代码。
与CPU相关的一些宏定义有
/*
Register usage：
s0 link versus load offset， used to relocate absolute adresses.
s1 free
s2 memory size.
s3 free.
s4 Bonito base address.
s5 dbg.
s6 sdCfg.
s7 rasave.
s8 L3 Cache size.
*/
#define tmpsize s1
#define msize s2
#define bonito s4
#define dbg s5
#define sdCfg s6
下面是程序的开头，不过并不生成实际的二进制数据，它告诉编译汇编器一些信息。
.set noreorder
.globl _start
.globl start
.globl __main
_start：
start：
.globl stack
stack = start - 0x4000 /* Place PMON stack below PMON start in RAM */
=====================
解释：
.set noreorder
是告诉汇编汇编器不要对后面的代码进行优化处理，比如重新排列执行代码。
.globl _start
.globl start
.globl __main
这里，定义了三个全局符号。可以PMON代码中的任何地方引用它。
_start：
start：
.globl stack
stack = start - 0x4000 /* Place PMON stack below PMON start in RAM */
在这里定义了子程序的名称 _start 和 start。并定义了堆栈的栈底 stack 值，在 start 以下 16K 处。
下面是程序执行的第一条语句
/* NOTE！！ Not more that 16 instructions here！！！ Right now it’s FULL！ /
mtc0 zero， COP_0_STATUS_REG
mtc0 zero， COP_0_CAUSE_REG
li t0， SR_BOOT_EXC_VEC / Exception to Boostrap Location /
mtc0 t0， COP_0_STATUS_REG
/ SR’s BEV bit is set so the CPU uses the ROM（kseg1） space exception entry point when reboot exception occurs
la sp， stack
la gp， _gp
=====================
解释：
由于龙芯的地址空间决定，这里的代码不能超过 16 条指令，因为后面紧跟着的是中断向量的地址。（？？）
接着，就把 CP0 的状态寄存器 COP_0_STATUS_REG 和 COP_0_CAUSE_REG 寄存器全部清空为0。
li t0， SR_BOOT_EXC_VEC
接着设置状态寄存器的BEV位，这样就是让 CP0 运行在没有 TLB 的模式，并且一旦发生异常，就进入ROM 的 bfc00000 位置重启。
后面两句主要设置引导程序的堆栈空间，
la sp， stack 是把栈底地址给 sp 寄存器，（现在有个疑问就是 pmon的栈是往上还是往下生长的？？）
la gp， _gp 是把编译器中的 _gp 全局地址给 gp 寄存器，这样做法是让全局变量可以作相对寄存器寻址。
其中_gp是在连接脚本文件里定义的。
bal uncached
nop
bal locate
nop
uncached：
or ra， UNCACHED_MEMORY_ADDR
j ra
nop
=====================
解释：
这段程序先进行一个无条件跳转连接指令，这样做的目的很明确就是想清空预取指令和流水线的指令。
这样就跳到 uncached 这里运行。
先来看看bal指令会做些什么事情，
通常bal指令会算出跳转到的目的地址相对于PC寄存器的偏移量，
然后把PC+8指令地址放到ra寄存器里，也就是把bal locate指令地址放到RA寄存器，以便可以返回。
由于龙芯2E的加电时启动地址是 0xBFC0 0000，那么放在ra里的值就是 0xBFCO 0028（第8条指令）。
后面
or ra， UNCACHED_MEMORY_ADDR，这里进行是与0xA000 00000的或运算，
也就是说从ROM加载时，不会改变返回地址 ra 的值。
写这句的目的主要是保证要从ROM中运行后面的一段程序，而不是从其它地址（RAM中）运行。
所以接着就跳回来到 bal locate位置并执行 bal locate 指令，这样就跳到 locate 的位置执行程序了。
在MIPS中，异常处理入口有两套，通过 CP0 的 STATUS 寄存器位 BEV 来决定，当 BEV=1 时，异常的入口地址为 0xBFC00000 开始的地址。而 BEV=0，异常地址为 0x80000000 开始的地址，所以PMON程序段开始处是一些异常的调入口，需要跳过这段空间，程序就是通过这个 bal 指令跳到后面的
2
下面是那段被跳过去的异常代码
/*
Reboot vector usable from outside pmon.
/
/ started in aligned address by 2^8=256 Bytes， that is 0xbfc00000 + 0x100 = 0xbfc00100 */
.align 8
ext_map_and_reboot：
bal CPU_TLBClear
nop
li a0， 0xc0000000
li a1， 0x40000000
bal CPU_TLBInit
nop
la v0， tgt_reboot
la v1， start
subu v0， v1
lui v1， 0xffc0
addu v0， v1
jr v0
nop
/*
Exception vectors here for rom， before we are up and running. Catch
whatever comes up before we have a fully fledged exception handler.
/
/ TLB refill exception /
/ bfc00200， this code address is 0xbfc00200， 2^9 = 512 Bytes， it is a exception process function */
.align 9
move k0， ra /* save ra */
la a0， v200_msg
bal stringserial
nop
b exc_common
.align 7 /* bfc00280 */
move k0， ra #save ra
la a0， v280_msg
bal stringserial
nop
b exc_common // print the CP0 register’s infomation
/* Cache error handler /
.align 8 / bfc00300 */
PRINTSTR（“rnPANIC！ Unexpected Cache Error exception！ ”）
mfc0 a0， COP_0_CACHE_ERR
bal hexserial
nop
b exc_common
/* General exception handler /
.align 7 / bfc00380 */
move k0， ra #save ra
la a0， v380_msg
bal stringserial
nop
b exc_common
.align 8 /* bfc00400 */move k0， ra #save rala a0， v400_msgbal stringserialnop /* when the exception occurs， do this code to present the CP0 register’s content */
exc_common：
PRINTSTR（“rnCAUSrnSTATUrnERRORPrnEPrnBADVADDrnRA=”）
move a0， k0
bal hexserial
nop
// b ext_map_and_reboot
nop
/* control the distribution of the code， here we insert a bank 256 Bytes. */.align 8 nop/* handler name table */.align 8.word read.word write.word open.word close.word nullfunction.word printf.word vsprintf.word nullfunction.word nullfunction.word getenv.word nullfunction.word nullfunction.word nullfunction.word nullfunction 3
http://xenyinzen.wikidot.com/loongson-about
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PMON-V1.1 目录结构
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pmon的目录结构大致如下（由linux工具tree生成）
。
|-- Targets 目标结构相关代码，每个新结构在该目录下有一个子目录
| -- Bonito Bonito是我们的北桥代号，里面是一些关于北桥的代码 | |-- Bonito | |-- compile | |– zboot
| | |-- images
| | |-- pmon
| | -- utils | |-- conf | |-- dev | |-- include |– pci
|-- conf 源代码编译所依赖的配置文件所在目录
|-- doc 说明文档
|-- examples 一看就知道是样例，但我还不知道只面究竟写的是什么
|-- fb 在frambuffer上做文字和图形显示的代码
|-- include 系统头文件
|-- lib
| |-- libc C库
| -- libz zip压缩库 |-- pic 开机启动图片（压缩后的）存放目录 |-- pmon pmon主体代码 | |-- arch 平台相关代码 | |– mips 处理器相关的代码，比如Flush_Cache等
| |-- cmds pmon shell 命令代码
| |-- common 各模块共同依赖的代码
| |-- custom ？？这个目录不知道干什么用的
| |-- dev 一些基本设备的驱动，比如Flash
| |-- fs 文件系统支持代码
| |-- loaders 二进制文件加载器代码
| -- netio 网络命令以及tftp的实现 |-- sys pmon的较低层的代码 | |-- arch 处理器相关代码一些定义 | |– mips
| | -- include | |-- dev 各种设备的驱动程序 | | |-- ata | | |-- fd | | |-- ic | | |-- microcode | | |– siop
| | |-- mii
| | |-- pci
| | -- u*** | |-- kern 主要是一些系统调用的实现，比如malloc，time， signal， socket | |-- linux | |-- net 实现网络协议 | |-- netinet 实现网络协议 | |-- scsi Scsi协议的实现 | |-- sys 这个大目录的头文件存放区 |– vm ？？虚拟内存相关实现
|-- tools 一些工具
| |-- bmp_logo 把bmp图转换成C数据的工具
| |-- bootelf
| |-- mk
| |-- pmoncfg 源代码配置工具
| |-- scripts
| -- srecord |-- x86emu x86显卡模拟器，主要是运行显卡的BIOS，初始化显卡 |– int10
| -- x86emu | |-- include | |– x86emu
| -- src |– x86emu
| -- x86emu– zloader zip格式加载启动代码
Targets目录的组成
每个结构一个目录，我们拿Bonito来为例子，主要有下列文件：
start.S 位于Targets/Bonito/Bonito 目录下，是C环境建立之前的汇编代码，使整个BIOS运行的起点。
tgt_machdep.c位于Targets/Bonito/Bonito 目录下，一些板子相关的函数。
pci_machdep.c进行Targets/Bonito/pci 空间分配的一些函数
Targets/Bonito/dev 目录下一些板子特殊的设备的驱动。
Targets/Bonito/conf 目录下是一些编译环境建立需要的一些文件
参考说明
本文的撰写过程中，参考了诸多中科龙梦科技有限公司的内部资料（都是可以公开的），另外还有一些未署名的文档，无法一一列举，在此表示感谢。龙芯事业一定会在前仆后继的勇士所铺设的道路上日益壮大！
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
代码执行流程
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当整个板子起电后，CPU将从 0xBFC00000 取指令开始执行，而ROM在系统中的地址就是从该地址开始的。所以，其中的第一条指令就是整个过程中 CPU 要执行的第一个指令。
初始化CPU内的寄存器，清TLB.
初始化一些北桥的基本配置，以确保uart能够正常工作。
初始化uart，主要是设置波特率。
初始化内存（主要通过I2C协议从内存的EEPROM读取内存参数来进行设置）。
初始化cache.
拷贝pmon的代码到内存，然后通过
la v0， initmips
jalr v0
nop
从此代码便到内存中间去了，从这开始因为可以读写内存，所以有了栈，故可以用C的代码了，所以以后的程序便是C代码了
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start.S详解
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1
start.S文件在 /Targets/Bonito/Bonito 目录当中，是整个PMON代码的起点。我们首先研究它。
文件一开头是版权声明部分，然后是包括一些头文件，然后是一些宏定义，然后才是代码。
与CPU相关的一些宏定义有
/*
Register usage：
s0 link versus load offset， used to relocate absolute adresses.
s1 free
s2 memory size.
s3 free.
s4 Bonito base address.
s5 dbg.
s6 sdCfg.
s7 rasave.
s8 L3 Cache size.
*/
#define tmpsize s1
#define msize s2
#define bonito s4
#define dbg s5
#define sdCfg s6
下面是程序的开头，不过并不生成实际的二进制数据，它告诉编译汇编器一些信息。
.set noreorder
.globl _start
.globl start
.globl __main
_start：
start：
.globl stack
stack = start - 0x4000 /* Place PMON stack below PMON start in RAM */
=====================
解释：
.set noreorder
是告诉汇编汇编器不要对后面的代码进行优化处理，比如重新排列执行代码。
.globl _start
.globl start
.globl __main
这里，定义了三个全局符号。可以PMON代码中的任何地方引用它。
_start：
start：
.globl stack
stack = start - 0x4000 /* Place PMON stack below PMON start in RAM */
在这里定义了子程序的名称 _start 和 start。并定义了堆栈的栈底 stack 值，在 start 以下 16K 处。
下面是程序执行的第一条语句
/* NOTE！！ Not more that 16 instructions here！！！ Right now it’s FULL！ /
mtc0 zero， COP_0_STATUS_REG
mtc0 zero， COP_0_CAUSE_REG
li t0， SR_BOOT_EXC_VEC / Exception to Boostrap Location /
mtc0 t0， COP_0_STATUS_REG
/ SR’s BEV bit is set so the CPU uses the ROM（kseg1） space exception entry point when reboot exception occurs
la sp， stack
la gp， _gp
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解释：
由于龙芯的地址空间决定，这里的代码不能超过 16 条指令，因为后面紧跟着的是中断向量的地址。（？？）
接着，就把 CP0 的状态寄存器 COP_0_STATUS_REG 和 COP_0_CAUSE_REG 寄存器全部清空为0。
li t0， SR_BOOT_EXC_VEC
接着设置状态寄存器的BEV位，这样就是让 CP0 运行在没有 TLB 的模式，并且一旦发生异常，就进入ROM 的 bfc00000 位置重启。
后面两句主要设置引导程序的堆栈空间，
la sp， stack 是把栈底地址给 sp 寄存器，（现在有个疑问就是 pmon的栈是往上还是往下生长的？？）
la gp， _gp 是把编译器中的 _gp 全局地址给 gp 寄存器，这样做法是让全局变量可以作相对寄存器寻址。
其中_gp是在连接脚本文件里定义的。
bal uncached
nop
bal locate
nop
uncached：
or ra， UNCACHED_MEMORY_ADDR
j ra
nop
=====================
解释：
这段程序先进行一个无条件跳转连接指令，这样做的目的很明确就是想清空预取指令和流水线的指令。
这样就跳到 uncached 这里运行。
先来看看bal指令会做些什么事情，
通常bal指令会算出跳转到的目的地址相对于PC寄存器的偏移量，
然后把PC+8指令地址放到ra寄存器里，也就是把bal locate指令地址放到RA寄存器，以便可以返回。
由于龙芯2E的加电时启动地址是 0xBFC0 0000，那么放在ra里的值就是 0xBFCO 0028（第8条指令）。
后面
or ra， UNCACHED_MEMORY_ADDR，这里进行是与0xA000 00000的或运算，
也就是说从ROM加载时，不会改变返回地址 ra 的值。
写这句的目的主要是保证要从ROM中运行后面的一段程序，而不是从其它地址（RAM中）运行。
所以接着就跳回来到 bal locate位置并执行 bal locate 指令，这样就跳到 locate 的位置执行程序了。
在MIPS中，异常处理入口有两套，通过 CP0 的 STATUS 寄存器位 BEV 来决定，当 BEV=1 时，异常的入口地址为 0xBFC00000 开始的地址。而 BEV=0，异常地址为 0x80000000 开始的地址，所以PMON程序段开始处是一些异常的调入口，需要跳过这段空间，程序就是通过这个 bal 指令跳到后面的
2
下面是那段被跳过去的异常代码
/*
Reboot vector usable from outside pmon.
/
/ started in aligned address by 2^8=256 Bytes， that is 0xbfc00000 + 0x100 = 0xbfc00100 */
.align 8
ext_map_and_reboot：
bal CPU_TLBClear
nop
li a0， 0xc0000000
li a1， 0x40000000
bal CPU_TLBInit
nop
la v0， tgt_reboot
la v1， start
subu v0， v1
lui v1， 0xffc0
addu v0， v1
jr v0
nop
/*
Exception vectors here for rom， before we are up and running. Catch
whatever comes up before we have a fully fledged exception handler.
/
/ TLB refill exception /
/ bfc00200， this code address is 0xbfc00200， 2^9 = 512 Bytes， it is a exception process function */
.align 9
move k0， ra /* save ra */
la a0， v200_msg
bal stringserial
nop
b exc_common
.align 7 /* bfc00280 */
move k0， ra #save ra
la a0， v280_msg
bal stringserial
nop
b exc_common // print the CP0 register’s infomation
/* Cache error handler /
.align 8 / bfc00300 */
PRINTSTR（“rnPANIC！ Unexpected Cache Error exception！ ”）
mfc0 a0， COP_0_CACHE_ERR
bal hexserial
nop
b exc_common
/* General exception handler /
.align 7 / bfc00380 */
move k0， ra #save ra
la a0， v380_msg
bal stringserial
nop
b exc_common
.align 8 /* bfc00400 */move k0， ra #save rala a0， v400_msgbal stringserialnop /* when the exception occurs， do this code to present the CP0 register’s content */
exc_common：
PRINTSTR（“rnCAUSrnSTATUrnERRORPrnEPrnBADVADDrnRA=”）
move a0， k0
bal hexserial
nop
// b ext_map_and_reboot
nop
/* control the distribution of the code， here we insert a bank 256 Bytes. */.align 8 nop/* handler name table */.align 8.word read.word write.word open.word close.word nullfunction.word printf.word vsprintf.word nullfunction.word nullfunction.word getenv.word nullfunction.word nullfunction.word nullfunction.word nullfunction 3
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