国产处理器龙芯地址空间详解

原创程序猿的未来人生2020-06-13 09:04:07

MIPS基本逻辑地址空间

MIPS64架构下包含一个64位地址空间和一个32位地址空间，32位地址空间是64位地址空间的子集。32位地址空间被分成四段，即常说的kuseg，kseg0~2如下图。其64位地址空间可被分割成更多的段。

kuseg：0x0000 0000-0x7FFF FFFF(低端2G) ：用户太可用地址，必须通过MMU进行地址映射后才能正常访问。

kseg0：0x8000 0000 - 0x9FFF FFFF(512M)：最高位清零就是对应的物理地址，映射到连续的低端512M物理地址。该地址空间通过高速缓存存取，主要用来存放操作系统核心。

kseg1：0xA000 0000 - 0xBFFF FFFF(512M)：高3位清零就是对应的物理地址，映射到连续的低端512M物理地址。该地址空间不通过高速缓存存取，该区域主要用做I/O寄存器，系统ROM和启动时入口向量(0xBFC00000)就存于这个地址段内，因为系统启动时cache还未进行初始化。

kseg1：0xC000 0000 - 0xFFFF FFFF (1G)：该地址段只能在核心态使用，并且需要经过MMU转换。

龙芯物理地址空间规范

龙芯物理地址空间设计的规则约定如下：

0x0000_0000～0x0FFF_FFFF 的低 256MB 空间为低端内存空间。其中0x000 0000～0x001F FFFF为兼容老版本固件保留的2M地址空间；0x0F00_0000～0x0FFF_FFFF 是为固件PMON保留的 16M 地址空间，用于与内核的信息交互，如固件传参、关机和重启功能、Smbios、 Vbios 等。

0x1000_0000～0x1FFF_FFFF 为 PCI 等 IO 设备空间及部分芯片配置寄存器空间；
0x3000_0000～0x3FFF_FFFF 为窗口配置寄存器的空间范围；
0x4000_0000～0x7FFF_FFFF 为 PCI 设备 memory 空间范围；
0x2000_0000～0x2FFF_FFFF 和 0x8000_0000～高端内存基址-0x0000_0001 为保留空洞；
高端内存基址缺省值为 0x9000_0000。

System RAM地址范围如下图：

龙芯DMA 地址映射规范

编写驱动时涉及设置DMA地址，龙芯不同芯片的DMA地址设置不同，需要特别注意，否则驱动可能无法正常运行。其相关DMA地址设置方法如下：

7A 作为桥片时 DMA 地址与内存物理地址的对应关系为 1:1 映射:即 dmaaddr = phyaddr

2H 作为桥片时 DMA 地址与内存物理地址的对应关系分为两种情况：内存地址为低 256M 时与 DMA 地址关系为 1:1 映射；内存地址大于 256M 时与 DMA 的映射关系为 dmaaddr = phyaddr - 0x80000000。

780e 作为桥片时 DMA 地址与内存物理地址的对应关系分为两种情况：内存地址在低 256M 映射关系为 dmaaddr=phyaddr | 0x80000000；内存地址大于 256M 的部分为 1:1 映射。

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总结:龙芯2k物理地址空间为

0-0xFFFFFFF (0-256M)

0x90000000-0xFFFFFFFF(256M-2G)

虚拟地址空间:

kuseg：0x0000 0000-0x7FFF FFFF(低端2G) ：用户太可用地址，必须通过MMU进行地址映射后才能正常访问。

kseg0：0x8000 0000 - 0x9FFF FFFF(512M)：最高位清零就是对应的物理地址，映射到连续的低端512M物理地址。该地址空间通过高速缓存存取，主要用来存放操作系统核心。由于物理地址不连续所以，虚拟地址(0x80000000~0x80000000+256M)==>对应物理地址0-0xFFFFFFF (0-256M，即低端256M) 虚拟地址(0x90000000~0x90000000+256M)=====>对应物理地址(0x90000000~0x90000000+256M),pmon起来后由于256M-512M是寄存器空间，所以只能使用低端256M物理内存

kseg1：0xC000 0000 - 0xFFFF FFFF (1G)：该地址段只能在核心态使用，并且需要经过MMU转换