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：

cpus {
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;

    cpu0: cpu@0 {
        compatible = "arm,cortex-a7";
        device_type = "cpu";
        // 其他属性...
    };
}

多核CPU示例：

cpus {
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;

    cpu0: cpu@0 {
        device_type = "cpu";
        compatible = "arm,cortex-a9";
    };

    cpu1: cpu@1 {
        device_type = "cpu";
        compatible = "arm,cortex-a9";
    };

    cpu2: cpu@2 {
        device_type = "cpu";
        compatible = "arm,cortex-a9";
    };

    cpu3: cpu@3 {
        device_type = "cpu";
        compatible = "arm,cortex-a9";
    };
}

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：

cpus {
    #address-cells = <2>;
    #size-cells = <0>;
    cpu-map {
        cluster0 {
            core0 {
                cpu = <&cpu_l0>;
            };
            core1 {
                cpu = <&cpu_l1>;
            };
            core2 {
                cpu = <&cpu_l2>;
            };
            core3 {
                cpu = <&cpu_l3>;
            };
        };
        cluster1 {
            core0 {
                cpu = <&cpu_b0>;
            };
            core1 {
                cpu = <&cpu_b1>;
            };
        };
    };

	cpu_l0: cpu@0 {
		device_type = "cpu";
		compatible = "arm,cortex-a53", "arm,armv8";
	};

	cpu_l1: cpu@1 {
		device_type = "cpu";
		compatible = "arm,cortex-a53", "arm,armv8";
	};

	cpu_l2: cpu@2 {
		device_type = "cpu";
		compatible = "arm,cortex-a53", "arm,armv8";
	};

	cpu_l3: cpu@3 {
		device_type = "cpu";
		compatible = "arm,cortex-a53", "arm,armv8";
	};

	cpu_b0: cpu@100 {
		device_type = "cpu";
		compatible = "arm,cortex-a72", "arm,armv8";
	};

	cpu_b1: cpu@101 {
		device_type = "cpu";
		compatible = "arm,cortex-a72", "arm,armv8";
	};
};

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：

cpus {
    #address-cells = <2>;
    cpu-map {
        socket0 {
            cluster0 {
                core0 {
                    thread0 {
                        cpu = <&CPU0>;
                    };
                    thread1 {
                        cpu = <&CPU1>;
                    };
                };
                core1 {
                    thread0 {
                        cpu = <&CPU2>;
                    };
                    thread1 {
                        cpu = <&CPU3>;
                    };
                };
            };
            cluster1 {
                core0 {
                    thread0 {
                        cpu = <&CPU4>;
                    };
                    thread1 {
                        cpu = <&CPU5>;
                    };
                };
                core1 {
                    thread0 {
                        cpu = <&CPU6>;
                    };
                    thread1 {
                        cpu = <&CPU7>;
                    };
                };
            };
        };
        socket1 {
			cluster0 {
				core0 {
					thread0 {
						cpu = <&CPU8>;
					};
					thread1 {
						cpu = <&CPU9>;
					};
				};
				core1 {
					thread0 {
						cpu = <&CPU10>;
					};
					thread1 {
						cpu = <&CPU11>;
					};
				};
			};
			cluster1 {
				core0 {
					thread0 {
						cpu = <&CPU12>;
					};
					thread1 {
						cpu = <&CPU13>;
					};
				};
				core1 {
					thread0 {
						cpu = <&CPU14>;
					};
					thread1 {
						cpu = <&CPU15>;
					};
				};
			};
		};
    };
};