基于RV64异构多核处理器下如何实现RT-Thread和Linux 同时运行
注：这是一个由中国科学院软件研究所合作资助的开源项目，rt-thread社区参与，并推动更新到upstream。这个过程中也得到了张健，董波（无锡控博），李志锐（厦门大学）的支持，这里一并表示感谢。
risc-v指令集架构在这几年中异军突起，受到大家广泛的关注，认可，参与，实践。越来越多的厂商选择使用risc-v，从单独实验性芯片的尝试，到备份芯片，到辅助芯片，到独立芯片，一步步应用到实际的产业应用领域。例如最近平头哥就针对低端到中高端发布了开源的risc-v处理器ip core，e902（rv32），e906（带cache的rv32），c906（单核rv64），c910（多核rv64），同时在上面也支持linux，rt-thread等开源操作系统。
与此同时rt-thread团队也看到了未来异构多核芯片领域会有更多的应用需求，和中国科学院软件研究所的想法不谋而合，融合risc-v的异构多核系统这个项目就是在这样的一个背景下产生，所以双方联合来推进，并一起推进到系列开源项目的upstream，让更多人易于使用，让产业界受益。
架构说明
本项目以qemu模拟的虚拟硬件：qemu-riscv64-virt为硬件平台，上面具备dual rv64 core，分别运行linux和rtos（rt-thread）。对于这类应用，rv64在运行时会涉及到三种运行模式，m-mode，s-modem，u-mode，如下面的架构图。
m-mode模式，机器模式，一般会运行一些简单的程序；如果芯片只包含机器模式，可以运行一些裸机程序或者rtos，多见于mcu芯片；
h-mode模式，是虚拟化运行模式，此种情况下未涉及，后续不过多提及；
s-mode， supervisor mode模式是管理者模式，用于运行例如linux内核的操作系统内核；
u-mode模式，是用户模式，运行用户态应用程序；而对于rtos来说，一般不会运行在层。
在这样的方式下，硬件底层是rv64的双核，分别运行linux和rtos操作系统，整体的架构如下所示：
在这样的方式下，可以由linux来完成一些复杂的工作，例如存储，网络，显示等；而rtos则可以用于实时控制，这里运行rt-thread开源操作系统。在linux和rtos之间，可以通过标准的openamp框架进行通信，异系统间的数据交互。
openamp说明
openamp是xilinx和mentor graphic于2014年发起的一个开源项目，旨在提供一份协处理器的标准通信框架。openamp是对ohad ben-cohen在2011年linux 3.4.1引入的rpmsg， remoteproc的在异构处理器上的实现，并采用bsd许可协议开源。
lremoteproc用于linux作为master来控制和管理协处理器，对协处理器进行power off/on，reset，load firmware等管理操作；
lrpmsg用于多系统间的ipc消息交互。
openamp本身包括几个部分：
llibmetal，主要涉及openamp在不同底层系统上的对接，分成了对linux，rtos及裸机的支持。
lopen-amp，提供对virtio，rpmsg，remoteproc等的实现；
openamp本身以cmake方式编译，因为原来只包括arm方式的交叉编译方式，所以这个项目中加入对risc-v交叉编译方式的支持。默认with_proxy等相关的特性关闭。
编译 & 运行
针对这样一套多操作系统的异构系统，我们把它命名成pomegranate（石榴，喻意多子，多系统），单独放在github和gitee上，可以按照仓库中的方式进行编译，并使用起来：
https://github.com/rt-thread/rtthread-pomegranate
假设在ubuntu 18.04上，来编译和使用，需要先把pomegranate clone到本地，例如使用github：
git clone --recursive https://github.com/rt-thread/rtthread-pomegranate
然后运行下面的脚本，先把需要的标准包下载下来，并展开：
。/dn_prepare.sh
这个脚本会自动下载需要用到的代码，例如linux，u-boot，qemu等，以及工具链（针对linux的工具链，针对rt-thread的工具链等），并对需要打补丁的代码进行打补丁。
然后编译只需要执行下面的shell脚本：
。/build.sh
执行build.sh时，它会分别对涉及到软件包进行编译，例如opensbi，u-boot，linux，open-amp，rt-thread等，编译无误会生成相应的程序文件，及把应用程序复制到linux的rootfs中。
其中对于一些可以单独运行的软件，例如opensbi、u-boot、linux、rt-thread等，在各自分别的目录下有一份run.sh，执行即可使用qemu模拟器来模拟运行。
。/run.sh
这份qemu做了简单的改造，模拟出来两份串口分别给linux和rt-thread使用。rt-thread进行简单的修改，可以让它运行在s-mode下，并支持运行在任意核上。openamp上支持risc-v方式的交叉编译等。这部分代码后续都会推进到各自的upstream端。
未来展望
异构多核处理器并不是一个新事物，例如在arm芯片上已经存在大量的cortex-a核+cortex-m/r核芯片，并应用于各类领域，如手机基带处理器，实时工业控制处理器，车载mpu安全处理器。
在一颗芯片上同时具备arm核 + risc-v核的芯片也逐步出现，openamp是搭建起异构系统间软通信的一座桥梁，未来可能还不仅限于此，会让cortex-a + cortex-m/r或 risc-v处理器在使用上更便利，甚至感受不到异构的存在，在多系统间融合，甚至程序的无缝迁移。
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m-mode模式，机器模式，一般会运行一些简单的程序；如果芯片只包含机器模式，可以运行一些裸机程序或者rtos，多见于mcu芯片；
h-mode模式，是虚拟化运行模式，此种情况下未涉及，后续不过多提及；
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u-mode模式，是用户模式，运行用户态应用程序；而对于rtos来说，一般不会运行在层。
在这样的方式下，硬件底层是rv64的双核，分别运行linux和rtos操作系统，整体的架构如下所示：
在这样的方式下，可以由linux来完成一些复杂的工作，例如存储，网络，显示等；而rtos则可以用于实时控制，这里运行rt-thread开源操作系统。在linux和rtos之间，可以通过标准的openamp框架进行通信，异系统间的数据交互。
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openamp是xilinx和mentor graphic于2014年发起的一个开源项目，旨在提供一份协处理器的标准通信框架。openamp是对ohad ben-cohen在2011年linux 3.4.1引入的rpmsg， remoteproc的在异构处理器上的实现，并采用bsd许可协议开源。
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。/dn_prepare.sh
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。/build.sh
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其中对于一些可以单独运行的软件，例如opensbi、u-boot、linux、rt-thread等，在各自分别的目录下有一份run.sh，执行即可使用qemu模拟器来模拟运行。
。/run.sh
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