第01 章 基礎(chǔ)知識(shí) 1.1 龍芯處理器簡介 002 1.1.1 龍芯3 號(hào)功能特征 004 1.1.2 龍芯3 號(hào)處理器核 008 1.1.3 龍芯電腦基本結(jié)構(gòu) 015 1.2 Linux 內(nèi)核簡介 018 1.2.1 Linux 內(nèi)核發(fā)展簡史 019 1.2.2 Linux 內(nèi)核的開發(fā)模式 021 1.2.3 關(guān)于長期維護(hù)穩(wěn)定版 025 1.2.4 龍芯的內(nèi)核版本選型 025 1.3 如何高效閱讀代碼 027 1.3.1 找準(zhǔn)入口點(diǎn) 028 1.3.2 理清主脈絡(luò) 029 1.3.3 顧名思義看功能 040 1.3.4 理解補(bǔ)丁文件 042 1.4 如何開發(fā)健壯內(nèi)核 045 1.4.1 內(nèi)核代碼風(fēng)格 046 1.4.2 合理生成補(bǔ)丁 048 1.4.3 謹(jǐn)慎對(duì)待創(chuàng)新 049 第02 章 內(nèi)核啟動(dòng)解析 2.1 內(nèi)核源代碼目錄結(jié)構(gòu) 054 2.2 內(nèi)核啟動(dòng)過程：主核視角 055 2.2.1 第一入口：kernel_entry 056 2.2.2 第二入口：start_kernel() 063 2.2.3 重要函數(shù)：setup_arch() 070 2.2.4 重要函數(shù)：trap_init() 083 2.2.5 重要函數(shù)：init_IRQ() 087 2.2.6 重要函數(shù)：time_init() 092 2.2.7 1 號(hào)進(jìn)程：kernel_init() 096 2.3 內(nèi)核啟動(dòng)過程：輔核視角 104 2.3.1 第一入口：smp_bootstrap 105 2.3.2 第二入口：start_secondary() 107 2.4 本章小結(jié) 110 第03 章 異常與中斷解析 3.1 寄存器操作 113 3.2 異常處理解析 114 3.2.1 復(fù)位異常和NMI 115 3.2.2 緩存錯(cuò)誤異常 116 3.2.3 TLB/XTLB 異常 117 3.2.4 其他通用異常 126 3.3 中斷處理解析 137 3.3.1 中斷處理的入口 137 3.3.2 中斷處理的分派 140 3.4 軟中斷、小任務(wù)與工作隊(duì)列 151 3.4.1 軟中斷softirq 151 3.4.2 小任務(wù)tasklet 154 3.4.3 工作隊(duì)列workqueue 156 3.5 本章小結(jié) 159 第04 章 內(nèi)存管理解析 4.1 內(nèi)存管理相關(guān)概念 161 4.1.1 龍芯3 號(hào)的高速緩存 161 4.1.2 龍芯3 號(hào)的TLB 168 4.1.3 龍芯的虛擬地址空間 170 4.2 物理內(nèi)存頁幀管理 171 4.2.1 物理地址空間 177 4.2.2 伙伴系統(tǒng)算法 183 4.3 內(nèi)核內(nèi)存對(duì)象管理 201 4.3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與API 202 4.3.2 核心函數(shù)解析 209 4.4 分頁映射內(nèi)存管理 217 4.4.1 持久內(nèi)核映射 221 4.4.2 臨時(shí)內(nèi)核映射 226 4.4.3 非連續(xù)內(nèi)存管理 229 4.5 進(jìn)程地址空間管理 241 4.5.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與API 241 4.5.2 內(nèi)存映射 250 4.5.3 堆區(qū)管理 257 4.5.4 缺頁異常處理 258 4.6 內(nèi)存管理其他話題 266 4.6.1 反向映射 267 4.6.2 內(nèi)存回收 271 4.6.3 巨頁機(jī)制 274 4.7 本章小結(jié) 275 第05 章 進(jìn)程管理解析 5.1 進(jìn)程描述符 278 5.1.1 運(yùn)行狀態(tài)相關(guān) 285 5.1.2 標(biāo)識(shí)調(diào)度相關(guān) 289 5.1.3 其他重要部分 295 5.2 進(jìn)程創(chuàng)建 296 5.2.1 復(fù)制新進(jìn)程 296 5.2.2 執(zhí)行新程序 308 5.3 進(jìn)程銷毀 314 5.3.1 退出程序執(zhí)行 314 5.3.2 清理進(jìn)程資源 317 5.4 進(jìn)程調(diào)度 327 5.4.1 基本概念 328 5.4.2 發(fā)展歷史 330 5.4.3 公平調(diào)度策略 334 5.4.4 調(diào)度核心解析 347 5.4.5 進(jìn)程切換解析 360 5.5 其他話題 364 5.5.1 CPU 負(fù)載 364 5.5.2 調(diào)度域與調(diào)度組 370 5.5.3 NUMA 均衡調(diào)度 374 5.6 本章小結(jié) 380 第06 章 顯卡驅(qū)動(dòng)解析 6.1 顯卡概述 382 6.1.1 發(fā)展簡史及有關(guān)概念 382 6.1.2 現(xiàn)代顯卡的硬件結(jié)構(gòu) 385 6.2 Linux 圖形系統(tǒng)架構(gòu) 388 6.2.1 X-Window 和Wayland 388 6.2.2 直接渲染、間接渲染和顯卡驅(qū)動(dòng) 391 6.3 Linux 內(nèi)核顯卡驅(qū)動(dòng) 392 6.3.1 寄存器讀寫 393 6.3.2 常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 394 6.3.3 顯卡初始化 411 6.3.4 命令流處理 435 6.3.5 存儲(chǔ)區(qū)域間數(shù)據(jù)交換 439 6.3.6 GPU 重置（Reset） 443 6.4 本章小結(jié) 446 第07 章 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)解析 7.1 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)概述 448 7.2 Linux 以太網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng) 449 7.2.1 常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 449 7.2.2 網(wǎng)卡初始化 452 7.2.3 網(wǎng)卡的開與關(guān) 456 7.2.4 數(shù)據(jù)發(fā)送與接收 457 7.2.5 故障檢測與修復(fù)（看門狗） 466 7.3 本章小結(jié) 468 第08 章 電源管理解析 8.1 電源管理概述 470 8.2 運(yùn)行時(shí)電源管理 473 8.2.1 動(dòng)態(tài)變頻 474 8.2.2 自動(dòng)調(diào)核 488 8.3 系統(tǒng)級(jí)睡眠管理 507 8.3.1 睡眠到內(nèi)存（待機(jī)） 509 8.3.2 睡眠到磁盤（休眠） 520 8.4 本章小結(jié) 527 附錄A 并發(fā)與同步原語 A.1 內(nèi)存屏障 529 A.2 每CPU 變量 533 A.3 原子操作 535 A.4 開關(guān)搶占 539 A.5 自旋鎖 540 A.6 順序鎖 544 A.7 信號(hào)量 546 A.8 互斥量 548 A.9 RCU 機(jī)制 549 A.10 其他原語 556 附錄B Linux 內(nèi)核大事記 B.1 史前時(shí)代 560 B.2 奇偶時(shí)代 560 B.3 快速演進(jìn)時(shí)代 562 B.4 極速演進(jìn)時(shí)代 564 后記 參考文獻(xiàn)