SMP是什么？

SMP 英文為Symmetric Multi-Processing ，是對稱多處理結(jié)構(gòu)的簡稱，是指在一個計算機上匯集了一組處理器（多CPU），各CPU之間共享內(nèi)存子系統(tǒng)以及總線結(jié)構(gòu)，一個服務器系統(tǒng)可以同時運行多個處理器，并共享內(nèi)存和其他的主機資源。

CMP 英文為Chip multiprocessors，指的是單芯片多處理器，也指多核心。其思想是將大規(guī)模并行處理器中的SMP集成到同一芯片內(nèi)，各個處理器并行執(zhí)行不同的進程。

（1）CPU數(shù)：獨立的中央處理單元，體現(xiàn)在主板上就是有多少個CPU槽位

（2）CPU核心數(shù)（CPU cores）：在每一個CPU上，都可能有多核（core），每個核中都有獨立的ALU，F(xiàn)PU，Cache等組件，可以理解為CPU的物理核數(shù)。（我們常說4核8線程中的核），指物理上存在的物體。

（3）CPU線程數(shù)（processor邏輯核）：一種邏輯上的概念，并非真實存在的物體，只是為了更好地描述CPU的運作能力。簡單地說，就是模擬出的CPU核心數(shù)。

不過在這里我們這里指的是多個單核CPU組合到一起，每個核都有自己的一套寄存器。

一個系統(tǒng)存在多個CPU，成本會更高和管理也更困難。多核算是輕量級的SMP，物理上多核CPU還是封裝成一個CPU，但是在CPU內(nèi)部具有多個CPU的核心部件，可以同時運行多個線程/進程。但是需要CPU核心之間要共享資源，比如緩存。對程序員來說，它們之間的區(qū)別很小，大多數(shù)情況可以不做區(qū)分。我們在嵌入式開發(fā)中，大部分都是用的多核CPU。

這里我們就把這個SMP啟動轉(zhuǎn)換成多核CPU啟動。

2、啟動方式

程序為何可以在多個cpu上并發(fā)執(zhí)行：他們有各自獨立的一套寄存器，如：程序計數(shù)器pc，棧指針寄存器sp，通用寄存器等，可以獨自 取指、譯碼、執(zhí)行，當然內(nèi)存和外設資源是共享的，多核環(huán)境下當訪問臨界區(qū) 資源一般 自旋鎖來防止競態(tài)發(fā)生。

soc啟動的一般會從片內(nèi)的rom， 也叫bootrom開始執(zhí)行第一條指令，這個地址是系統(tǒng)默認的啟動地址，會在bootrom中由芯片廠家固化一段啟動代碼來加載啟動bootloader到片內(nèi)的sram，啟動完成后的bootloader除了做一些硬件初始化之外做的最重要的事情是初始化ddr，因為sram的空間比較小所以需要初始化擁有大內(nèi)存 ddr，最后會從網(wǎng)絡/usb下載 或從存儲設備分區(qū)上加載內(nèi)核到ddr某個地址，為內(nèi)核傳遞參數(shù)之后，然后bootloader就完成了它的使命，跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核，就進入了操作系統(tǒng)內(nèi)核的世界。

bootloader將系統(tǒng)的控制權(quán)交給內(nèi)核之后，他首先會進行處理器架構(gòu)相關(guān)初始化部分，如設置異常向量表，初始化mmu（之后內(nèi)核就從物理地址空間進入了虛擬地址空間的世界，一切是那么的虛無縹緲，又是那么的恰到好處）等等，然后會清bss段，設置sp之后跳轉(zhuǎn)到C語言部分進行更加復雜通用的初始化，其中會進行內(nèi)存方面的初始化，調(diào)度器初始化，文件系統(tǒng)等內(nèi)核基礎組件 初始化工作，隨后會進行關(guān)鍵的從處理器的引導過程，然后是各種實質(zhì)性的設備驅(qū)動的初始化，最后 創(chuàng)建系統(tǒng)的第一個用戶進程init后進入用戶空間執(zhí)行用戶進程宣誓內(nèi)核初始化完成，可以進程正常的調(diào)度執(zhí)行。

系統(tǒng)初始化階段大多數(shù)都是主處理器做初始化工作，所有不用考慮處理器并發(fā)情況，一旦從處理器被bingup起來，調(diào)度器和各自的運行隊列準備就緒，多個任務就會均衡到各個處理器，開始了并發(fā)的世界，一切是那么的神奇。

soc在啟動階段除了一些特殊情況外（如為了加快啟動速度，在bl2階段通過并行加載方式同時加載bl31、bl32和bl33鏡像），一般都沒有并行化需求。因此只需要一個cpu執(zhí)行啟動流程即可，這個cpu被稱為primary cpu，而其它的cpu則統(tǒng)一被稱為secondary cpu。為了防止secondary cpu在啟動階段的執(zhí)行，它們在啟動時必須要被設置為一個特定的狀態(tài)。（有時候為了增加啟動速度，必須對時間敏感的設備，就可能啟動的時候整個從核并行跑一些任務）

當primary cpu完成操作系統(tǒng)初始化，調(diào)度系統(tǒng)開始工作后，就可以通過一定的機制啟動secondary cpu。顯然secondary cpu不再需要執(zhí)行啟動流程代碼，而只需直接跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核中執(zhí)行即可。

主流程啟動初始化一般來說都是主核在干的，當系統(tǒng)完成了初始化后就開始啟動從核。 這就像在啟動的大門，只有主核讓你過了，其他的先在門外等著。當cpu0啟動到kernel后，就會去門口，把它們的門禁卡給它們，卡上就寫的它們的目的地班級是哪里。如果沒有這個門禁卡的cpu，說明地址為0，就繼續(xù)在原地等著。

故其啟動的關(guān)鍵是如何將內(nèi)核入口地址告知secondary cpu，以使其能跳轉(zhuǎn)到正確的執(zhí)行位置。

aarch64架構(gòu)實現(xiàn)了兩種不同的啟動方式，spin-table和psci。

其中spin-table方式非常簡單，但其只能被用于secondary cpu啟動，功能比較單一。

隨著aarch64架構(gòu)電源管理需求的增加（如cpu熱插拔、cpu idle等），arm設計了一套標準的電源管理接口協(xié)議psci。該協(xié)議可以支持所有cpu相關(guān)的電源管理接口，而且由于電源相關(guān)操作是系統(tǒng)的關(guān)鍵功能，為了防止其被攻擊，該協(xié)議將底層相關(guān)的實現(xiàn)都放到了secure空間，從而可提高系統(tǒng)的安全性。