Linux Support for ARM LPAE 分析
https://blog.csdn.net/duanlove/article/details/16986133
介紹
早期的ARM系統僅需要MB級別的RAM，但是，隨著裝置的升級，現在更多複雜的智慧手機裝置 需要 百M甚至GB級別的RAM，而32bit的實體地址空間就顯得捉襟見肘了。
更讓人緊張的是，這些地址空間不僅僅是RAM佔用了，還有 外設、FLASH儲存器以及系統ROM也佔用了部分地址空間。
新興起的 移動虛擬化 需要更多是RAM，當然在 Guest OS級別一般來說是不需要這麼多的。 ARM LPAE 對linux系統的開發提供了這方面的支援。第一個linux上對LPAE的支援是是在 2010年十月份，釋出在LKML（
經典ARM MMU 與支援LPAE的比較
經典的ARM MMU特性如下：
32bit的實體地址空間。
2級頁錶轉換。
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通過TTBR0標示的 使用者空間的對映； 以及TTBR1 標示的核心空間的對映。但是對於 核心空間和user空間的記憶體是嚴格限制的。
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32bit 的頁表項（ table entres： 頁表項，或者說 頁表條目）。
1級頁表八婆韓4096個頁表項（4 pages for PGD）。
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每個頁表項可以對映為 1MB的段（section）。
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每個頁表項可以指向 二級頁表。
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實現已定義的 16MB supersections。
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二級頁表包含256個條目，每個條目指向4KB的頁。 每個二級頁表1KB 。
傳統的ARM MMU 的限制
ARM PLAE的特性：
40bit的實體地址（1TB）
40bit的中間實體地址（1TB）空間（Guest 實體地址空間）
三級頁錶轉換
- TTBR0暫存器用作使用者空間的對映，TTBR1用作kernel空間的對映。
具備1GB的核心空間對映，不適用一級頁表。 - 每個級別有64bit的頁表項
一級頁表包含4個頁表項（stage1 轉換）
1GB的段 或者 指向二級頁表。
二級頁表包含512個條目（所有的條目總共佔4KB的儲存空間）
- 2MB的段， 或者指向三級頁表。
三級頁表包含512個條目。
- 每個條目對映4KB範圍的地址。
- 可以為連續的頁表 設定 contiguity flag（一系列連續的flag） 。
LDRD/STRD (64bit 的load/store) 指令是ARM處理器用於支援LPAE的原子性指令。即指令執行過程中是不可能中斷的。
僅僅支援簡單的頁表許可權模型。
- 沒有核心讀寫 和 使用者控制元件只讀 的許可權組合.
Domains （域）已經不復存在。（他們在ARMv7部分的linux裡已經被移除了）
另外有額外的bit位提供給OS使用.
專用的bit位提供給 使用者控制元件, 比如 只讀 和訪問標誌設定.
ASID 是TTBR0暫存器的一部分.
- 簡單的上下文切換程式碼. 不需要去處理預測的TLB, 去獲取錯誤的ASID.
- Context ID暫存器可以被專門用來除錯或者trace.
另外的許可權控制
- PXN - privilege execute never （非特權執行）
- SCTLR.WXN, SCTLR.UWXN - 防止從可以寫的地址空間執行（僅用於使用者空間的訪問）。
- APTable - 在子頁表級別裡用來限制許可權
- XNTable ,PXNTable - 在子頁表級別 複寫掉XN 和PXN bit位
用於記憶體區域屬性的新暫存器.
- MAIR0, MAIR1 - 32bit的記憶體屬性的間接暫存器.
- 可以同時配置8種記憶體型別.
微笑