コグノスケ

GCCを調べる - その2 - デバッグ環境

目次: GCC

GCCをデバッグする入り口まで辿り着くのも案外大変だったので、方法を書き残しておこうと思います。

GCCはコンパイラ？

C言語（じゃなくても良いですが）をコンパイルする際に、gcc a.cのようにコマンドを起動します。一般的にgccコマンドをコンパイラと呼びますが、正確にいえばgccはコンパイラドライバ（コンパイラ、アセンブラ、リンカを順に呼び出すプログラム）です。

GCCの場合、コンパイラはcc1という名前で、コンパイラドライバgccとは別のプログラムとして存在します。コンパイラの役目は高級言語（Cなら *.cファイル）からアセンブリ言語（*.sファイル）に変換することです。

DebianのGCC 8.0だと /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/8/cc1に置かれています。クロスコンパイラの場合は様々ですが、crostool-NGでRISC-V 64bit Linux向けにビルドした場合（ビルド方法は 2019年2月26日の日記参照）は、~/x-tools/riscv64-unknown-linux-gnu/libexec/gcc/riscv64-unknown-linux-gnu/8.2.0/cc1に置かれます。ローカルビルドしないときは、~/x-toolsをクロスコンパイラをインストールしたディレクトリで読み替えてください。

コンパイラだけ起動したい

デバッガでコンパイラを追うとき、コンパイラドライバ → コンパイラだと余計な処理がたくさん挟まって邪魔なので、コンパイラ単体で起動したくなりますよね？私はなりました。特に気にならない人は読み飛ばしてください。

コンパイラcc1のオプションは、コンパイラドライバgccに渡したオプション以外にも、cc1用のオプションが渡されます。そのためcc1をシェルなどから手打ちで起動するのはちょっと難しいです。

しかし無理してコンパイラcc1のオプションを調べずとも、コンパイラドライバgccが渡すオプションをそのままパクれば良いです。gcc/gcc.cのexecute() 関数を下記のように書き換えると、cc1の起動オプションが表示されます。

diff --git a/gcc/gcc.c b/gcc/gcc.c
index a716f708259..e48e5cca79b 100644
--- a/gcc/gcc.c
+++ b/gcc/gcc.c
@@ -3084,6 +3084,12 @@ execute (void)
       const char *errmsg;
       int err;
       const char *string = commands[i].argv[0];
+      int kkk;
+
+      printf("\n------------------------------\n");
+      for (kkk = 0; commands[i].argv[kkk]; kkk++)
+            printf("%s ", commands[i].argv[kkk]);
+      printf("\n------------------------------\n");
 
       errmsg = pex_run (pex,
 			((i + 1 == n_commands ? PEX_LAST : 0)

出力は下記のようになります。この例では、コンパイラはRISC-V 32bitベアメタル向けを使っています。

------------------------------
/home/katsuhiro/share/projects/oss/crosstool-builder-new/buildroot/libexec/gcc/riscv32-unknown-elf/8.3.0/cc1 -quiet a.c -quiet -dumpbase a.c -march=rv32gc -mabi=ilp32d -auxbase a -o /tmp/ccdd2F4Z.s
------------------------------

この情報があれば、コマンドラインから単独で起動できますし、GDBで追うこともできます。

$ gdb /home/katsuhiro/share/projects/oss/crosstool-builder-new/buildroot/libexec/gcc/riscv32-unknown-elf/8.3.0/cc1

(gdb) b main
Breakpoint 1 at 0x4308a0: main. (2 locations)

(gdb) r a.c -dumpbase a.c -march=rv32gc -mabi=ilp32d -auxbase a -g -O0 -Wall -fdump-tree-all-raw -fdump-rtl-all -o a.s
Starting program: /home/katsuhiro/share/projects/oss/crosstool-builder-new/buildroot/libexec/gcc/riscv32-unknown-elf/8.3.0/cc1 a.c -dumpbase a.c -march=rv32gc -mabi=ilp32d -auxbase a -g -O0 -Wall -fdump-tree-all-raw -fdump-rtl-all -o a.s

Breakpoint 1, main (argc=15, argv=0x7fffffffd3c8)
    at /home/katsuhiro/share/projects/oss/crosstool-builder-new/./gcc/gcc/main.c:36
36        toplev toplev (NULL, /* external_timer */

ブレークポイントなども仕掛けられますし、変数の値を表示することもできます。解析がかなり楽になるはずです……たぶん。

ARM SBCリスト

目次: ARM

最近はたくさんのARMのシングルボードコンピュータ（SBC）が市販されています。嬉しい時代になりました。これからのお買い物の参考としてリストアップしました。値段は変動するので参考です。

NVIDIA Parker

ボードJetson TX2、Denver/2GHz x 2、A57/2GHz x 4、8GB LPDDR4、16nm、$600

NVIDIA Tegra X1

ボードJetson TX1、A57/1.9GHz x 4、4GB LPDDR4、20nm、$500

HiSilicon Kirin 970

ボードHiKey 970、A73/2.36GHz x 4、A53/1.8GHz x 4、6GB LPDDR4-1866、10nm、$299

HiSilicon Kirin 960

ボードHiKey 960、A72 x 4、A53 x 4、3GB LPDDR4、16nm FinFET、$239

MediaTek Helio X20

ボードMediaTek X20、A72/2.1GHz x 2、A53/1.95GHz x 4、A53/1.4GHz x 4、2GB LPDDR3、$199

Rockchip RK3399

ボードNanoPC-T4、A72/2GHz x 2、A53/1.5GHz x 4、4GB LPDDR3-1866、$109

Samsung S5P6818

ボードNanoPC-T3 Plus、A53/1.4GHz x 8、2GB DDR3、$75

Amlogic S912

ボードが見当たらない、A53 x 8、

AllWinner H6

ボードPINE H64、A53 x 4、2GB LPDDR3-1600、$36

少し古い世代のSoCを採用したボード達です。

Amlogic S905

ボードODROID C2、A53/1.5GHz x 4、2GB DDR3、$39

Rockchip RK3328

ボードROCK64、A53/1.4GHz x 4、4GB LPDDR3-1866、$24.95 (1GB) $34.95 (2GB) $44.95 (4GB)

AllWinner H5

ボードNanoPi NEO2、A53/1.5GHz x 4、1GB DDR3、$20

Broadcom BCM2837B

ボードRaspberry Pi 3 Model B、A53/1.2GHz x 4、1GB LPDDR2、28nm、$35

以前（2018年8月12日の日記参照）載せた情報も含んでいます。

GCCを調べる - その1 - ビルド

目次: GCC

最近GCCのコードを書き換えたり、デバッガで追ったり、GCCとお友達になろうとしています。まだ仲良くなれていませんが、入り口に立つまでが色々大変だったのと、間違いなく数カ月後に手順を忘れるので、方法を書き残しておこうと思います。

GCCのコードを書き換えて、結果を反映させるには、何らかの方法でGCCをビルドする必要があります。クロスビルド用ツールチェーンの構築は、昔の日記（2019年4月28日の日記参照）に書いたとおりです。コンパイラを追うだけで、ルートファイルシステムが必要なければ、おそらくcrosstool-NGを使うのが無難です。差分ビルドがうまく行かないので、何か変更した後に再ビルドするのがちょっと面倒ですが、それ以外は簡単で便利です。

私は再ビルドが遅くてイライラしたのと、ビルドの仕組みにも興味があったので、以前の日記（2019年4月29日の日記参照）に書いたとおり、昔作ったクロスコンパイラをビルドするMakefile（GitHubへのリンク）を改造して使っています。ブランチはorigin/develop/separate-makefileです。もうこちらを本線にしても良い気がしてきたな。

オレオレGCCビルド環境

これも使い方を忘れるのでメモしておきます。手動でビルドするのとあまり変わりません。

#### ビルド用ディレクトリ

$ mkdir build_my_toolchain
$ cd build_my_toolchain


#### 環境構築用のリポジトリ

$ git clone https://github.com/katsuster/crosstool-builder
$ cd crosstool-builder
$ git checkout -t origin/develop/separate-makefile
$ cd ../


#### GCCだけリポジトリで取得する（git diffしたいから）

$ git clone https://gcc.gnu.org/git/gcc.git


## GCC-8.3.0を使う、他のバージョンでもある程度ビルドできるはず

$ cd gcc
$ git checkout gcc-8_3_0-release
$ cd ../


#### その他の依存モジュールはtarballを使用する

$ mkdir tmp
$ cd tmp
$ wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.19.1.tar.xz
$ wget https://ftp.gnu.org/gnu/binutils/binutils-2.31.1.tar.bz2
$ wget https://ftp.gnu.org/gnu/glibc/glibc-2.28.tar.xz

$ wget https://ftp.gnu.org/gnu/gmp/gmp-6.1.2.tar.lz
$ wget https://ftp.gnu.org/gnu/mpc/mpc-1.1.0.tar.gz
$ wget https://ftp.gnu.org/gnu/mpfr/mpfr-4.0.2.tar.xz
$ cd ../


#### ツールチェーンに必要なモジュール

$ tar xf tmp/linux-4.19.1.tar.xz
$ tar xf tmp/binutils-2.31.1.tar.bz2
$ tar xf tmp/glibc-2.28.tar.xz

$ ln -s linux-4.19.1    linux
$ ln -s binutils-2.31.1 binutils
$ ln -s glibc-2.28      glibc


#### GCCに必要なモジュール

$ tar xf tmp/gmp-6.1.2.tar.lz
$ tar xf tmp/mpc-1.1.0.tar.gz
$ tar xf tmp/mpfr-4.0.2.tar.xz

$ cd gcc
$ ln -s ../gmp-6.1.2  gmp
$ ln -s ../mpc-1.1.0  mpc
$ ln -s ../mpfr-4.0.2 mpfr
$ cd ../

自分で書いていて面倒くさいなあと思いました。スクリプトにしたほうが良かったかもしれない。もしbinutilsも変更したりデバッグしたければ、tarballの代わりにリポジトリをチェックアウトしてくると良いです。

$ source crosstool-builder/env.sh

$ cd crosstool-builder

$ make -j4 install

デフォルトではRISC-V 64bit Linux向けのクロスコンパイラをビルドします。env.shを書き換えればAArch64やARM向けもビルド可能です。RISC-V 32bit向けはgcc-static（ベアメタル用コンパイラとして使用可能）までしかビルドできません。以降はglibcのビルドでエラーになりLinux用のクロスコンパイラはビルドできません。

$ cd crosstool-builder

$ make -f gcc-static.mk -j4 install

GCCに何か修正を入れてビルドし直すときは、ビルドし直したい *.mkファイルを指定してmake します。

ROCKPro64とPCI Express - 解決編

目次: ARM

ROCKPro64のPCIeが動かなくて、しばらく放置（2019年3月16日の日記参照）していたのですが、今日久しぶりに見てみたところ、意外とあっさり直せました。

PCIeが動かなかった理由は単純で、PERST# 信号を全く制御しておらず、PCIeカードのリセットを解除していなかったためでした。それは動かないわ。

不思議なことにlinux-nextではROCKPro64以外のRK3399搭載ボードはPCIeが使えるように対応が入っているのに、ROCKPro64だけハブられています。悲しいので、作ったパッチをLKMLにぶん投げておきました。誰かの役に立てば嬉しいですね。

ちなみにROCKPro64のPCIe PERST# 信号は、こんな経路で来ていました。
RK3399 GPIO2_D4 -> PCIE_PERST_L -> PCIE_PERST_3V3_L -> PERST#

実験

我が家にはPCIeのカードが3つあります。あります、というか、わざわざROCKPro64のPCIe接続テストのために買ったという方が正しいです。

• USB 3.0増設カード
• SATA増設カード
• PCIe - PCIブリッジカード

リセットを制御していない場合、基本的にはどのボードも動きません。しかしUSB拡張カードだけはたまに動きます。不思議な挙動です。カードがPERST# を無視しているのか、偶然か、深追いしていないのでわかりません。

PERST# の制御をするように直したところ、USB 3.0カードと、SATAカードはバッチリ認識するようになりました。PCIe - PCIブリッジカードは起動中になぜかROCKPro64にリセットが掛かってしまい、うまくいきませんでした。

ROCKPro64からの給電では足りないのかと疑って、外部からブリッジカードに電源を供給してみましたが、ダメでした。PCでも使えたり使えなかったりする、割と特殊なカードらしいので、ROCKPro64では動かないのかもしれません。

さらに調べるにせよ、何にせよ、また次の機会ですね。

メモ: 技術系の話はFacebookから転記しておくことにした。多少修正。