AArch32，arm的32bit架構(gòu)；

AArch64，arm的64bit架構(gòu)；

ARMv8.2-LPA，是armv8.2中的新feature，擴(kuò)大了IPA和PA的支持范圍，從48bit擴(kuò)展到52bit。

armv8-a core內(nèi)部使用virtual memory，內(nèi)部通過(guò)mmu轉(zhuǎn)換為physical address。

mmu的好處：

1)允許system同時(shí)運(yùn)行多個(gè)task，各個(gè)task之間完全是地址透明的。

2)同一個(gè)task，code在編寫的時(shí)候，也完全不需要了解processor內(nèi)部的地址分配。

3)mmu還可以實(shí)現(xiàn)memory access permission的控制，memory attribute的控制，cache policy的控制。

這樣app的編寫，編譯，鏈接都是在virtual memory space中進(jìn)行的。

arm提出trustzone之后，定義了兩種physical address space，在理論上，secure和non-secure的physical address

應(yīng)該是完全分開(kāi)的兩個(gè)地址空間，甚至存儲(chǔ)器，但是在實(shí)現(xiàn)中，多通過(guò)bus attribute來(lái)進(jìn)行控制。表示的是

同一塊地址，在進(jìn)行secure和non-secure切換的時(shí)候，需要自己保存上下文。

arm規(guī)定，non-secure不能訪問(wèn)secure空間，但是secure是可以訪問(wèn)secure和non-secure的，這樣的化，在應(yīng)用中

如果一個(gè)secure的master，讀了兩次同一個(gè)地址，一次是secure bus讀，一次是non-secure bus讀，這樣在cache

中會(huì)出錯(cuò)，所以一般要求，secure在讀取non-secure的時(shí)候，要求使用non-secure bus attr。

mmu內(nèi)部的translation table根據(jù)exception level分為四級(jí)：

1) EL0------app

2) EL1------kernel

3) EL2------hypervisor，armv7加入的一個(gè)arm core mode，主要為了virtualization。

4) EL3------secure monitor，在trustzone切換過(guò)程中的mode。

一般情況下EL0是執(zhí)行在unprivilege mode下的，其他三種都是執(zhí)行在privilege mode下的。需要配置自己的TCR寄存器

EL0和EL1都可以執(zhí)行在non-secure或secure mode下，但是EL2只能執(zhí)行在non-secure mode下，EL3只能執(zhí)行在secure mode下。

EL0和EL1的translation table base address是指定在寄存器中，Translation Table Base Registers(TTBR0_EL1)和(TTBR1_EL1)

EL0和EL1的區(qū)分是通過(guò)VA的高位地址來(lái)區(qū)分的，OS的地址都在高位，高位都為1；

APP的地址都在低位，高位都為0；

一般是16bit的高位，這樣和32bit級(jí)聯(lián)起來(lái)，剛好48bits

EL2和EL3都只有TTBR0，寄存器分別為TTBR0_EL2和(TTBR0_EL3)

除了base address，還有一個(gè)Translation control register(TCR_EL1)，其中控制

1)IPA size，最終的PA的范圍大小，3bits，000---32bitsPA，101---48bitsPA

2)TG0/TG1，translation table的size大小，2bits，00---4KB，01---16KB，11---64KB? (Translation Granule)

3)T0SZ/T1SZ，高bits的位數(shù)，來(lái)區(qū)分EL0/EL1的高位，5bits

VA到PA的translation：

對(duì)于一個(gè)nbits的VA空間的應(yīng)用，高位64-n必須是全零或者全1，否則mmu會(huì)報(bào)event error。

VA的低位地址，或直接作為PA中的offset，具體bit是按design而定的。

一個(gè)轉(zhuǎn)換的流程圖，多級(jí)轉(zhuǎn)換：

TTBR0_EL1，TTBR1_EL1以及TCR_EL1都是不區(qū)分secure和non-secure的寄存器，所以在secure切換的時(shí)候，

必須自己做context的保存。

VMSAv8-64的translation table format descripter：

主要有以下幾個(gè)方面，

1) invalid或者valid； bit[0]

2) table entry或者block entry；? bit[1]

descripter與granule的顆粒有關(guān)系，

4k granule　　　　　　16granule　　　　　　　　64granule

level0　　block entry不支持　　block entry不支持　　　　block entry不支持

level1　　　　　　　　　　　　block entry不支持　　　　block entry不支持(主要看ARMv8.2-LPA是否支持)

level2

對(duì)于level3的table，都是支持block entry的，不支持table entry

對(duì)于不支持ARMv8.2-LPA的level0-level3的descripter的各種格式，

level3的descripter格式：

amrv8.2中的多級(jí)地址映射：

兩級(jí)的translations，主要引入了hypervisor的控制，stage1由guest os控制，stage2由hypervisor控制。

1) 主要在level0和level1進(jìn)行了擴(kuò)展，可能會(huì)有stage2。對(duì)于secure的操作，系統(tǒng)中是不允許在做stage2的。

對(duì)于non-secure操作，需要配置Hypervisor Configuration Register(HCR_EL2)來(lái)進(jìn)行stage2。

2) EL2和EL3都是只有stage1的，Translation base table，分別有自己的TTBR0_EL2/EL3，secure world是不允許有virtualization的。

3) stage2的 Translation base table寄存器是單獨(dú)的VTTBR0_EL2，并且有自己?jiǎn)为?dú)的control寄存器VTCR_EL2

另一類的access的控制，是對(duì)執(zhí)行attr的控制，反應(yīng)到bus上就是某些instruction的prefetch不能再一些地址上進(jìn)行。

block/page可以被標(biāo)識(shí)為Execute Never(XN)，Unprivilege Execute Never(UXN)，Privilege Execute Never(PXN)，

通過(guò)配置每個(gè)level的SCTLR_ELn寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

AF(access flag)，是軟件的應(yīng)用，表明目前該page是否被訪問(wèn)過(guò)，優(yōu)化在OS memory control中的實(shí)現(xiàn)。

Bit[58:55]，不論是block descripter還是table descripter，中都會(huì)預(yù)留，為OS使用?？梢源娣舙age是否dirty等信息。

mmu中還包括secure ctrl register(SCR)寄存器，可以定義secure是否可以訪問(wèn)non-secure的空間，

arm中還定義了指令LDTR和STTR，可以允許在EL1中執(zhí)行數(shù)據(jù)的加載和寫入，權(quán)限等是按照EL0的配置來(lái)執(zhí)行。

在其他的except level中，LDTR和STTR指令與普通的LDR和STR相同。

TLB(Translation Lookaside Buffer)，MMU中訪問(wèn)page translation的cache，每個(gè)TLB的entry，都包括memory type，

cache policy，access permission，ASID，VMID等信息。

如果memory中的translation entry已經(jīng)更新，但是TLB中的未更新，這時(shí)需要OS進(jìn)行invalidation stale TLB entry。

指令TLBI ，可以指定stage-level，specify-attr等。

ALL，VMALL，VMALLSI2，ASID，VA，VAA

TLB中的entry是區(qū)分secure和non-secure的，所以在secure切換的時(shí)候，是不需要context-switch的。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的arm el2与el3_armv8 memory translation的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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