gs232/ls1b——pmon配置TLB学习实例

一、背景

按照MIPS的规范，在32位系统中程序地址（虚拟地址）空间分成4个部分：

其中，kseg0与kseg1指向的地址空间指向的是同一块512MB物理地址，即0x00000000~0x20000000的物理地址，这一块地址在龙芯1b的地址划分中，是作为ddr的地址与I/O设备地址

这两段地址不需要经过MMU即可访问，其中kseg0需要经过cache，所以在cache初始化之前不能访问。也就是说不经过MMU的情况下，只能访问到最多512MB的内存空间。
如果需要使用超过512MB空间则需要使用MMU进行程序地址（虚拟地址）与物理地址的转换，否则未作映射的内存不能使用，这个时候就需要将TLB初始化。

二、TLB初始化配置方法

假设：首先确定需要做映射的内存空间大小以及起始位置，假设需要将kuseg的2G内存空间都用上，那么虚拟地址的大小就是2G，起始地址为0x00000000；需要映射到的物理地址大小也为2G，起始地址为0x30000000。
从手册可以知道，gs232共有32个TLB表项，所以按照页式的虚拟内存管理机制，2G的内存需要每页的大小为：2048MB/32=64MB。

几个寄存器

1、Index寄存器：写TLB索引项

配置方式：由于31~6位默认为0，所以写这个寄存器的时候直接写低位值即可，如第4项，则赋值为4（0x00000004）即可；

2、Pagemask寄存：配置内存页的大小

配置方式：根据寄存器的定义，只在28~13位进行有效赋值，所以这里给mask寄存器的赋值只有9中：

页尺寸	赋值
4Kbytes	‭0‬
16Kbytes	‭6000‬
64Kbytes	‭1E000‬
256Kbytes	‭7E000‬
1MBytes	‭1FE000‬
4MBytes	‭7FE000‬
16MBytes	‭1FFE000‬
64MBytes	‭7FFE000‬
256MBytes	‭1FFFE000‬

3、EntryHi寄存器：入口地址，即虚拟地址（页帧号），一个入口项对应的是连续的两个虚拟地址页帧号（内存页首地址的高18位）

配置方法：有效的地址位是31~13位，一般12 ~ 0位设置成0，所以写寄存器赋值范围：0x00000000 ~ 0xffffe000。

4、EntryLo0、EntryLo1寄存器：出口地址，即物理地址页帧号，分别对应入口地址的两个虚拟地址页帧号（配置的时候一个EntryHi对应两个EntryLo）

配置方法：第25~6位是有效地址位，将需要指向的物理地址首地址右移6位，使地址位对齐寄存器的25 ~ 6位，之后将其余位先置零（与上一个0x3fffffc0，这里之所以将29 ~ 26 也保留，是因为这几位一般作为页帧号的一部分，但是实际上直接写0，所以开始就右移6位补零）。随后根据定义对其余为赋值。按照ls1b中的例子，将0、1、2、5四位置1，其余保持0即可。

配置实例：

根据假设的条件，参照pmon源码中的TLB配置程序，重写TLB的配置程序

 li  a1,0x80000000   //设置需要映射的地址空间大小li   a0,0x00000000   //设置虚拟地址的起始地址，即首页的起始地址li a4,0x30000000   //设置映射到的物理地址的首地址li  a3,0                        //设置TLB index，起始为0li a2,0x07FFE000   //设置内存页大小，因为这里设置的64MB，查看寄存器的说明可知需要赋值7FFE000‬MTC0  a2,COP_0_TLB_PG_MASK    //将值写入寄存器
1：//循环点and   a2,a0,0x0xfffff000  //将a0的虚拟页首地址取高20位放到a2中MTC0  a2,COP_0_TLB_HI     //写入EntryHi寄存器。这里相当于同时配置了两个虚拟页的首地址（原因查看EntryHi寄存器的说明）//将上面两个虚拟地址页需要对应的物理页地址move   a2,a4   //第一个物理地址，先放入a2寄存器srl    a2,a2,6 //将地址右移6位，准备写入EntryLo0寄存器and a2,a2,0x3fffffc0    //取29~6位ori a2,0x00000017   //将0、1、2、5位置1MTC0   a,COP_0_TLB_LO0 //写入EntryLo0寄存器addu a2,(0x01000000 >> 6)  //配置第二个物理页帧号，所以需要加上一个页的大小，这里大小为64MB，所以是0x01000000，同时要与寄存器的地址位对齐，所以右移6位MTC0   a2,COP_0_TLB_LO1    //写入EntryLo1寄存器MTC0 a3,COP_0_TLB_INDEX  //将开始设置的TLB索引号写入Index寄存器addiu   a3,1li  a2,0x08000000   //设置步长，由于一次配置了两个内存页，所以步长为128MB，即0x08000000subu a1,a2   //将需要配置的内存空间减少128MBnoptlbwi //配置好的寄存器写入TLBbgtz  a1,1b   //判断内存是否已经配置完毕，即看a1是否为0，否则跳转到1处继续配置addu   a0,a2   //如果配置完毕，将多减去的128MB加回jr  ra  //跳转回主程序nop

配置完毕

参考：

see mips run
龙芯 1B 处理器用户手册
LS232用户手册
http://xenyinzen.wikidot.com/code-research:pmon:start-functions
https://wenku.baidu.com/view/013ba5f9700abb68a982fb3a.html?sxts=1535682681686&pn=1
https://bbs.csdn.net/topics/390776135