SMMU架构手册之Address Size（1）

在SMMU中需要考虑三种地址size概念，从系统来的输入地址size，中间地址size(IAS)，以及输出地址size(OAS)。

1. SMMU输入地址size为64bit

NOTE: 可以查看章节3.4.1 Input Address size and virtual address size，它介绍了如何向SMMU提供小的互联或设备地址能力。

2. IAS反映了stage1产生的最大可用的IPA，IPA为stage2的输入。

该术语用来定义中间地址的处理，而不是配置参数。

SMMU最大可用的IPA大小可根据SMMU的实现选项来定义，如：

IAS = MAX(SMMU_IDR0.TIF[0]==1?40:0, SMMU_IDR0.TIF[1]==1?OAS:0)

AArch32 LPAE转换要求支持40bit IPA，而AArch64限制了对最大PA size的最大IPA size。否则，当不实现AArch32 LPAE时，IP A size等于OAS size和PA size，也可能小于40bits。

定义IAS的目的是为了从实现的变量中抽象出来。

3. OAS反映了AArch64转换的最后阶段的最大可用PA输出，必须匹配系统物理地址size。SMMU_IDR5.OAS决定了OAS。AArch32转换的最后阶段通常输出40bits，这可能0扩展为更大的OAS，或截断为更小的OAS。

NOTE: 除了明确说明的外，所有的地址转换和错误检查行为都与Armv8-A一致。

如果SMMU不使能（SMMU_CR0.SMMUEN=0,SMMU_GBPA.ABORT允许bypass），输入的地址直接给输出PA。若事务的输入地址超过OAS size，转换以abort终止且没有event被记录。否则，当SMMU_CR0.SMMUEN=1时，事务将在下面章节描述里做处理。

当stream通过STE.Config[2:0]=0b100选择STE时，事务bypass转换的所有阶段。如果输入的地址超过OAS的地址，事务将以abort终结，stage1地址大小fault F_ADDR_SIZE被记录。

NOTE：在Armv8-A PE侧，当转换的两个阶段都bypass时，stage的address size fault产生，这时输入地址大于PA size（依赖PE是在Arch32还是AArch64状态）。这个行为不会直接转换到SMMU，因为没有有效的配置来选择转换系统（bypass 或disable），因此地址大小一直被检测。

当一个或多个转换stage存在时，stream选择一个STE:

1. 对于输出，如果VA超出相关CD的特定范围时，stage1转换错误（F_TRANSLATION）产生；

A. 对于AArch32 LPAE配置的CD，最大的输入范围固定为32bit，对给定TTB0或TTB1转换表的输入地址范围由T0SZ和T1SZ域决定。

NOTE: TTB0/TTB1转换表输入范围的安排是这样的：在TTB0和TTB1范围之外的32位地址范围，并且最终会导致转换错误。

B. 对于AArch64配置的CD，范围由T0SZ和T1SZ域决定。

i. 对于SMMUv3.0，最多支持49bits(2个48bit TTB0/TTB1);

ii. 对于SMMUv3.1以及以后的版本，当SMMU_IDR5.VAX=1，使用CD.TGX配置为64KB粒度的TTBX最大输入size为52bit。当SMMU_ID R5.VAX=0或TTBX被配置为4K或16K粒度，TTBX最大输入size为48bit。

只有当VA从范围大小的顶部向上符号扩展时，VA才在范围内。虽然TBI配置会有例外。

例如，49bit VA范围（TBI disabled），0x0000FFFFFFFFFFFF和0xFFFF000000000000都在范围内，但0x0001000000000000和0xfffe000000000000不在范围内。更详细的看3.4.1。

2. 转换的输出地址若超出了给定CD的有效IPA范围会导致stage1 address size fault。

A. 对于AArch32 LPAE CD，IPA大小固定为40bit（CD的IPS域被忽略）；

B. 对于AArch64 CD，IPA的大小由CD的IPS域的有效值决定，上限为OAS。

如果bypass stage1（由于STE.Config[0]=0, STE.S1DSS=0b01 或没有实现），输入地址直接作为IPA传递给stage2。若事务的输入地址超过IAS的大小，stage1地址大小错误产生，事务以abort终止且F_ADDR_SIZE被记录。否则，地址可能位于stage2可接受的范围之外。在这种情况下，stage2将检查1中描述，会产生stage2转换错误。

NOTE：TBI配置只有当CD被使用时才被使能，当stage1 bypass或disable时，它会一直disable。

NOTE：SMMU stage1 bypass行为与PE侧stage1 disable但stage2转换相同。SMMU根据IAS检查stage1 bypass地址，IAS可能大于PA(当AArch32 LPAE支持时)。这也支持仅stage2将设备分配给guest虚拟机来变成40bit DMA地址，这是stage2转换的输入。

NOTE: 这也意味着只支持stage2的SMMU实现，或实现了两个stage但只对stage2转换，会产生被标记为来自stage1的错误。

Stage2接受IPA，若不bypass，会检查下列stage2的地址大小：

1. 对于输入，如果IPA超出了STE中的S2T0SZ配置的范围，stage2转换错误产生。

A. 对于AArch32 LPAE配置的STE，输入范围的上限为40bit无论IAS的大小；

B. 对于AArch64 LPAE配置的STE，输入范围的上限为IAS；

C. 对于SMMUv3.1以及之后的版本，OAS=IAS=52，stage2的输入范围限制为48bit，除非STE.S2TG表明为64KB粒度。

NOTE: 对于OAS < 40的系统，这可以保证AArch64 stagea2为接受来自AArch32 stage1的40bit IPA(若SMMU支持AArch32)。

2. 转换的输出地址如果超出有效的PA输出范围会导致stage2 address size fault：

A. 对于AArch64 STE, STE中S2PS域配置的有效值（上限为OAS）;

NOTE：对于SMMUv3.1以及后续版本，若OAS=52且64KB粒度被使用时，有效的大小为52位。

B. 对于AArch32 STE，输入范围固定为40bit，STE.S2PS域被忽略。若OAS小于40，若输出地址在OAS范围之外，地址默认截断来满足OAS。

在这判断后，若stage2的输出地址小于OAS，地址进行0扩展来匹配OAS。

若bypass stage2（由于STE.Config[1]=0或没有实现），IPA直接作为PA输出地址。若IPA在OAS的范围之外，地址默认被阶段来满足OAS。若IPA小于OAS，需要0来扩展。

NOTE: 因为SMMU包含配置结构，这些配置结构在开始TTW前作为验证被检查，可以检测到某些配置错误作为无效的结构配置。包括STE.S2TTB不在stage2输出地址大小的有效范围，或CD.TTBX在stage1输出地址的有效范围。这会导致C_BAD_STE或C_BAD_CD配置错误，而不是address size fault。

SMMU架构手册之Address Size（1）相关推荐

SMMU架构手册之Address Size（2）
1. 输入Address Size和虚拟Address Size 架构上SMMU输入地址size为64bit.如果client设备输出一个小于64bit,或在client设备和SMMU输入之间的中间s ...
SMMU架构手册之数据结构和转换流程（3）
3. 配置和转换的查找图中描述了配置查找和转换查找所涉及的相关概念. 正如3.3.2中所描述的,传入的事务首先受配置查找的约束,而SMMU决定怎样开始进行事务的转换.这涉及到找到合适的STE,如果 ...
SMMU架构手册之HTTU(译)
HTTU(Hardware Translation Table Udate)即硬件更新转换表. SMMU可以支持硬件更新转换表的AF和dirty状态,该功能可选. 一些PE可能支持HTTU(Hardw ...
SMMU架构手册之stream编号（译）
每个即将到来的事务有地址.size和属性如READ/WRITE,安全/非安全,共享性,CACHE一致性.若超过一个client device连接到SMMU,这需要使用StreamID来区分不同的来源. ...
SMMU架构手册之数据结构和转换流程（1）
SMMU使用内存中一组数据结构来放置转换数据.寄存器指向初始根结构STE的基地址.STE包含stage2转换表基地址指针,同时也指向stage1的配置结构,该配置结构包含转换表基指针.CD表示stag ...
SMMU架构手册之数据结构和转换流程（4）
4 事务的属性:incoming,两阶段转换和overrides 除了地址,size和读写属性,传入的事务还可能带有其他属性,如访问类型(例如对于设备,WB-cached普通内存),共性性(如oute ...
SMMU架构手册之中断和通知
event被记录到event队列,PRI请求和全局error有相关中断来允许异步通知给PE. 实现可能支持MSI中断,该中断以32位数据写一个配置值到配置寄存器中,在GICv3系统中,为GITS_TR ...
SMMU架构手册之数据结构和转换流程（2）
STE包含每个stream的配置: 是否使能来之设备的流量: 是否是stage1转换: 是否是stage2转换哪个数据结构定位到stage1的转换表若使用stage1,STE使用域STE.S1Co ...
Alibaba内部首发“M8级”500页微服务架构手册，GitHub上杀疯了
当今,微服务已经不是概念,而是势不可挡的潮流,它在大型互联网电商类企业已有丰富的实践案例,效果很好.但对于其他有志于向微服务架构转型的技术爱好者,微服务如何落地还存在很多不清楚的地方,为了帮助大家更好 ...

SMMU架构手册之Address Size（1）

SMMU架构手册之Address Size（1）相关推荐

最新文章

热门文章