• RK3568驱动指南｜第七期-设备树-第59章 实例分析：CPU

    瑞芯微RK3568芯片是一款定位中高端的通用型SOC，采用22nm制程工艺，搭载一颗四核Cortex-A55处理器和Mali G52 2EE 图形处理器。RK3568 支持4K 解码和 1080P 编码，支持SATA/PCIE/USB3.0 外围接口。RK3568内置独立NPU，可用于轻量级人工智能应用。RK3568 支持安卓 11 和 linux 系统，主要面向物联网网关、NVR 存储、工控平板、工业检测、工控盒、卡拉 OK、云终端、车载中控等行业。

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    第59章 实例分析：CPU

    59.1 cpus节点

    设备树的 cpus 节点是用于描述系统中的处理器的一个重要节点。它是处理器拓扑结构的顶层节点，包含了所有处理器相关的信息。下面将详细介绍设备树的 cpus 节点的各个方面。

    节点结构：
    cpus 节点是一个容器节点，其下包含了系统中每个处理器的子节点。每个子节点的名称通常为 cpu@X，其中 X 是处理器的索引号。每个子节点都包含了与处理器相关的属性，例如时钟频率、缓存大小等。

    处理器属性：
    cpu@X 子节点中的属性可以包括以下信息：

    （1）device_type：指示设备类型为处理器（"cpu"）。

    （2）reg：指定处理器的地址范围，通常是物理地址或寄存器地址。

    （3）compatible：指定处理器的兼容性信息，用于匹配相应的设备驱动程序。

    （4）clock-frequency：指定处理器的时钟频率。

    （5）cache-size：指定处理器的缓存大小。

    处理器拓扑关系：
    除了处理器的基本属性，cpus 节点还可以包含其他用于描述处理器拓扑关系的节点，以提供更详细的处理器拓扑信息。这些节点可以帮助操作系统和软件了解处理器之间的连接关系、组织结构和特性。

    cpu-map 节点：描述处理器的映射关系，通常在多核处理器系统中使用。

    socket 节点：描述多处理器系统中的物理插槽或芯片组。

    cluster 节点：描述处理器集群，即将多个处理器组织在一起形成的逻辑组。

    core 节点：描述处理器核心，即一个物理处理器内的独立执行单元。

    thread 节点：描述处理器线程，即一个物理处理器核心内的线程。

    这些节点的嵌套关系可以在 cpus 节点下形成一个层次结构，反映了处理器的拓扑结构。上述这些节点会在后面的小节进行介绍。一个单核CPU设备树和一个四核CPU设备树示例如下所示：

    单核CPU示例：

    1. cpus {
    2.     #address-cells = <1>;
    3.     #size-cells = <0>;
    4.  
    5.     cpu0: cpu@0 {
    6.         compatible = "arm,cortex-a7";
    7.         device_type = "cpu";
    8.         // 其他属性...
    9.     };
    10. }

    多核CPU示例：

    1. cpus {
    2.     #address-cells = <1>;
    3.     #size-cells = <0>;
    4.  
    5.     cpu0: cpu@0 {
    6.         device_type = "cpu";
    7.         compatible = "arm,cortex-a9";
    8.     };
    9.  
    10.     cpu1: cpu@1 {
    11.         device_type = "cpu";
    12.         compatible = "arm,cortex-a9";
    13.     };
    14.  
    15.     cpu2: cpu@2 {
    16.         device_type = "cpu";
    17.         compatible = "arm,cortex-a9";
    18.     };
    19.  
    20.     cpu3: cpu@3 {
    21.         device_type = "cpu";
    22.         compatible = "arm,cortex-a9";
    23.     };
    24. }

    cpus 节点是一个容器节点，包含了 cpu0 子节点。该节点使用了 #address-cells 和 #size-cells 属性来指定地址和大小的单元数量。

    cpu0 子节点代表第一个处理器，具有以下属性：

    compatible 属性指定了处理器的兼容性信息

    device_type 属性指示设备类型为处理器。

    你可以在此基础上继续添加其他属性来描述处理器的特性，如时钟频率、缓存大小等。

    59.2 cpu-map、socket、cluster节点

    cpu-map 节点是设备树中用于描述大小核架构处理器的映射关系的节点之一。它的父节点必须是 cpus 节点，而子节点可以是一个或多个 cluster 和 socket 节点。通过 cpu-map 节点，可以定义不同核心和集群之间的连接和组织结构。

    socket 节点用于描述处理器插槽（socket）之间的映射关系。每个 socket 子节点表示一个处理器插槽，可以使用 cpu-map-mask 属性来指定该插槽使用的核心。通过为每个 socket 子节点指定适当的 cpu-map-mask，可以定义不同插槽中使用的核心。这样，操作系统和软件可以了解到不同插槽之间的核心分配情况。

    cluster 节点用于描述核心（cluster）之间的映射关系。每个 cluster 子节点表示一个核心集群，可以使用 cpu-map-mask 属性来指定该集群使用的核心。通过为每个 cluster 子节点指定适当的 cpu-map-mask，可以定义每个集群中使用的核心。这样，操作系统和软件可以了解到不同集群之间的核心分配情况。

    通过在 cpu-map 节点中定义 socket 和 cluster 子节点，并为它们指定适当的 cpu-map-mask，可以提供处理器的拓扑结构信息。这对于操作系统和软件来说非常有用，因为它们可以根据这些信息进行任务调度和资源分配的优化，以充分利用大小核架构处理器的性能和能效特性。

    一个大小核架构的具体示例如下所示：

    1. cpus {
    2.     #address-cells = <2>;
    3.     #size-cells = <0>;
    4.     cpu-map {
    5.         cluster0 {
    6.             core0 {
    7.                 cpu = <&cpu_l0>;
    8.             };
    9.             core1 {
    10.                 cpu = <&cpu_l1>;
    11.             };
    12.             core2 {
    13.                 cpu = <&cpu_l2>;
    14.             };
    15.             core3 {
    16.                 cpu = <&cpu_l3>;
    17.             };
    18.         };
    19.         cluster1 {
    20.             core0 {
    21.                 cpu = <&cpu_b0>;
    22.             };
    23.             core1 {
    24.                 cpu = <&cpu_b1>;
    25.             };
    26.         };
    27.     };
    28.  
    29. 	cpu_l0: cpu@0 {
    30. 		device_type = "cpu";
    31. 		compatible = "arm,cortex-a53", "arm,armv8";
    32. 	};
    33.  
    34. 	cpu_l1: cpu@1 {
    35. 		device_type = "cpu";
    36. 		compatible = "arm,cortex-a53", "arm,armv8";
    37. 	};
    38.  
    39. 	cpu_l2: cpu@2 {
    40. 		device_type = "cpu";
    41. 		compatible = "arm,cortex-a53", "arm,armv8";
    42. 	};
    43.  
    44. 	cpu_l3: cpu@3 {
    45. 		device_type = "cpu";
    46. 		compatible = "arm,cortex-a53", "arm,armv8";
    47. 	};
    48.  
    49. 	cpu_b0: cpu@100 {
    50. 		device_type = "cpu";
    51. 		compatible = "arm,cortex-a72", "arm,armv8";
    52. 	};
    53.  
    54. 	cpu_b1: cpu@101 {
    55. 		device_type = "cpu";
    56. 		compatible = "arm,cortex-a72", "arm,armv8";
    57. 	};
    58. };

    这个设备树描述了一个具有多个 CPU 核心的系统，包括四个 Cortex-A53 核心和两个 Cortex-A72 核心。下面是对设备树中各个部分的简要介绍：

    #address-cells = <2>; 和 #size-cells = <0>;：这些属性指定了设备树中地址和大小的编码方式。

    cpu-map：这个节点定义了 CPU 的映射关系。它包含了两个簇（clusters）：cluster0 和 cluster1。cluster0 包含了四个核心：core0、core1、core2 和 core3，分别对应 cpu_l0、cpu_l1、cpu_l2 和 cpu_l3。cluster1 包含了两个核心：core0 和 core1，分别对应 cpu_b0 和 cpu_b1。

    cpu_l0、cpu_l1、cpu_l2 和 cpu_l3：这些节点描述了 Cortex-A53 核心。它们具有相同的设备类型 cpu 和兼容性属性 "arm,cortex-a53", "arm,armv8"。

    cpu_b0 和 cpu_b1：这些节点描述了 Cortex-A72 核心。它们具有相同的设备类型 cpu 和兼容性属性 "arm,cortex-a72", "arm,armv8"。

    59.3 core、thread节点

    "core" 和 "thread" 节点通常用于描述处理器核心和线程的配置。下面是对这两个节点的详细介绍：

    Core 节点用于描述处理器的核心。一个处理器通常由多个核心组成，每个核心可以独立执行指令和任务。

    Thread 节点用于描述处理器的线程。线程是在处理器核心上执行的基本执行单元，每个核心可以支持多个线程。

    通过使用 Core 和 Thread 节点，设备树可以准确描述处理器的核心和线程的配置，例如可以使用设备树来描述一个具有16个核心的CPU，一个物理插槽，每个集群中有两个核心，每个核心有两个线程的设备树示例，具体设备树如下所示：

    1. cpus {
    2.     #address-cells = <2>;
    3.     cpu-map {
    4.         socket0 {
    5.             cluster0 {
    6.                 core0 {
    7.                     thread0 {
    8.                         cpu = <&CPU0>;
    9.                     };
    10.                     thread1 {
    11.                         cpu = <&CPU1>;
    12.                     };
    13.                 };
    14.                 core1 {
    15.                     thread0 {
    16.                         cpu = <&CPU2>;
    17.                     };
    18.                     thread1 {
    19.                         cpu = <&CPU3>;
    20.                     };
    21.                 };
    22.             };
    23.             cluster1 {
    24.                 core0 {
    25.                     thread0 {
    26.                         cpu = <&CPU4>;
    27.                     };
    28.                     thread1 {
    29.                         cpu = <&CPU5>;
    30.                     };
    31.                 };
    32.                 core1 {
    33.                     thread0 {
    34.                         cpu = <&CPU6>;
    35.                     };
    36.                     thread1 {
    37.                         cpu = <&CPU7>;
    38.                     };
    39.                 };
    40.             };
    41.         };
    42.         socket1 {
    43. 			cluster0 {
    44. 				core0 {
    45. 					thread0 {
    46. 						cpu = <&CPU8>;
    47. 					};
    48. 					thread1 {
    49. 						cpu = <&CPU9>;
    50. 					};
    51. 				};
    52. 				core1 {
    53. 					thread0 {
    54. 						cpu = <&CPU10>;
    55. 					};
    56. 					thread1 {
    57. 						cpu = <&CPU11>;
    58. 					};
    59. 				};
    60. 			};
    61. 			cluster1 {
    62. 				core0 {
    63. 					thread0 {
    64. 						cpu = <&CPU12>;
    65. 					};
    66. 					thread1 {
    67. 						cpu = <&CPU13>;
    68. 					};
    69. 				};
    70. 				core1 {
    71. 					thread0 {
    72. 						cpu = <&CPU14>;
    73. 					};
    74. 					thread1 {
    75. 						cpu = <&CPU15>;
    76. 					};
    77. 				};
    78. 			};
    79. 		};
    80.     };
    81. };

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