通過這篇有趣的教程，熟悉運行在賽靈思 Zynq UltraScale+ MPSoC 上的 Xen 管理程序。

賽靈思和 DornerWorks 的系統(tǒng)軟件團隊在賽靈思的 Zynq? Ultrascale+? MPSoC 上啟動 Xen Project 管理程序時，我們發(fā)現可通過運行當年叱詫一時的流行電子游戲 Doom 來演示和測試系統(tǒng)。

如何針對 Zynq UltraScale+ MPSoC 通過 QEMU 在 Xen 上運行 Doom 呢，在詳細介紹具體步驟之前，我們先來了解什么是管理程序，以及它們如何與 Zynq UltraScale+ MPSoC 上的處理器協(xié)同工作。

管理程序及其工作原理
管理程序是一種可虛擬化處理器的計算機程序。運行在虛擬化處理器上的應用程序和操作系統(tǒng)似乎完全擁有系統(tǒng)，但事實上管理程序負責管理虛擬處理器對物理機資源（例如存儲器和處理內核）的訪問。管理程序之所以流行，是因為能實現設計分區(qū)以及系統(tǒng)上運行的獨立軟件元素之間的隔離。

為了支持虛擬化，物理處理器必須提供一個供管理程序運行的特殊“模式”。因此，介紹處理器模式有助于理解管理程序如何完成處理器魔法。

所有處理器都有一些指令，這些指令可操作寄存器中存儲的值，并可讀寫存儲器。處理器的模式是指令和寄存器的集合，以及利用指令訪問寄存器和存儲器時要遵守的規(guī)則。為了便于解釋，我們以通用處理器為例來介紹，并使用與結構無關的術語。在這個實例中，處理器具有特定的寄存器、指令和模式。寄存器包括 RegisterA、RegisterB、RegisterC、UserProgramCounter、Register-Super 和 SuperProgramCounter。指令包括以下內容。

ADD Register3 Register1 Register2 將 Register1 與 Register2 相加，并把結果存入 Register3，即 Register3 = Register1 + Register2。

MOVTO Register2 Register1 將 Register1 中地址所指向的存儲器內容移動到 Register2。

MOVFROM Register2 Register1 將 Register1 的內容移動到 Register2 中地址所指向的存儲器。

ENTERSUPER 進入處理器的 SUPER 模式。

EXITSUPER 退出 SUPER 模式并進入 USER 模式。

在 USER 模式下，處理器的指令的功能受到限制。本例中，指令可對除 RegisterSuper 和 SuperProgramCounter 以外的所有寄存器進行讀和寫操作，處理器可執(zhí)行除 EXITSUPER 以外的所有指令。

此外，在 USER 模式下，所有指令只能讀和寫一部分存儲器，例如從地址 0x0000_0100 到 0x0FFF_FFFF。在 USER 模式下，如果程序嘗試執(zhí)行不應該執(zhí)行的指令，或者訪問無權訪問的寄存器或存儲器位置，那么處理器將暫停出錯指令 (offending instruction)。

SUPER 模式下，處理器的指令可以讀/寫上述所有寄存器，包括 RegisterSuper 和 SuperProgramCounter。以上所列的所有指令，包括 EXITSUPER，都可以執(zhí)行，另外，附加的指令 ENTERHYPER 也可執(zhí)行(后面詳細介紹該指令)。此外，在 SUPER 模式下，指令可以訪問系統(tǒng)中的全部存儲器(從 0x0000_0000 到 0x7FFF_ FFFF)。

采用帶模式的處理器，使我們可以利用設計分區(qū)來更簡單地解決軟件工程設計問題。以上實例中，只有一種方法進入 SUPER 模式：執(zhí)行 ENTERSUPER 指令。同樣，只有一種方法退出 SUPER 模式：執(zhí)行 EXITSUPER。此外，在 USER 模式下程序只能訪問機器的部分存儲器。有了這種方案，我們可編寫一個程序讓處理器同時運行多個 USER 模式程序。這個“操作系統(tǒng)”(OS) 程序運行在 SUPER 模式，并管理在 USER 模式中運行的程序。

當 OS 運行時，會查看需要運行的所有 USER 模式程序，選擇一個運行，然后使用 EXITSUPER 這樣的指令通知處理器切換到 USER 模式以運行程序。所選的程序會一直運行，直到有事件導致處理器切回 SUPER 模式。這類事件可以是來自 USER 模式程序的 ENTERSUPER 指令，或外部事件，例如定時器，它可以不提醒正在 USER 模式下運行的程序將處理器切換到 SUPER 模式。無論切換如何發(fā)生，每當事件發(fā)生時，我們都可構建 OS 以根據相應策略相繼選擇和運行程序。當切換快速進行時，用戶認為 USER 程序同時運行。

USER HYPER 模式的用處是讓很多 SUPER 程序運行。SUPER 模式下的每個程序都可以是 OS；這些 OS 本身會讓很多 USER 程序并行運行。

SUPER 處理器模式還能防止 USER 程序干擾運行在 SUPER 模式的程序或其他 USER 模式程序。USER 模式程序的任何錯誤或違規(guī)都可被控制在該程序自身的實例中，不會破壞或干擾為 SUPER 模式操作保留的系統(tǒng)存儲器和寄存器。

聽起來很好，但能否用另一個模式實現一些功能？