2008年最后一帖——了结MMU和cache（顺便纠正以前的错误）

langniao

2008年最后一帖——了结MMU和cache（顺便纠正以前的错误） [复制链接]

这两天，重新看了MMU和cache，对它有了一点了解，现在再把疑问放到论坛上来，希望大家帮忙（前几天参与押宝，现在分数还没有回来，没有分发帖了，以后有分再补回吧，sorry）
——————————————————————————————————————
我看了的ADS bootloader部分，发现一个很奇怪的问题，它居然只是对一级页表做了配置，并且把虚拟内存和物理内存映射成相等
不知道为什么会这样。这不是多此一举吗？
看如下代码（三星提供）

1. 
   
2. /************************************************
   
3.   NAME    : MMU.C
   
4.   DESC          :
   
5.   Revision: 2002.2.28 ver 0.0
   
6. ************************************************/
   
7. 
   
8. #include "def.h"
   
9. #include "option.h"
   
10. #include "2440addr.h"
    
11. #include "2440lib.h"
    
12. #include "2440slib.h"
    
13. #include "mmu.h"
    
14. 
    
15. // 1) Only the section table is used.
    
16. // 2) The cachable/non-cachable area can be changed by MMT_DEFAULT value.
    
17. //    The section size is 1MB.
    
18. 
    
19. 
    
20. 
    
21. void MMU_Init(void)
    
22. {
    
23.     int i,j;
    
24.     //========================== IMPORTANT NOTE =========================
    
25.     //The current stack and code area can't be re-mapped in this routine.
    
26.     //If you want memory map mapped freely, your own sophiscated MMU
    
27.     //initialization code is needed.
    
28.     //===================================================================
    
29. 
    
30.     MMU_DisableDCache();
    
31.     MMU_DisableICache();
    
32. 
    
33.     //If write-back is used,the DCache should be cleared.
    
34.     for(i=0;i<64;i++)
    
35.             for(j=0;j<8;j++)
    
36.                 MMU_CleanInvalidateDCacheIndex((i<<26)|(j<<5));
    
37.     MMU_InvalidateICache();
    
38.    
    
39.     #if 0
    
40.     //To complete MMU_Init() fast, Icache may be turned on here.
    
41.     MMU_EnableICache();
    
42.     #endif
    
43.    
    
44.     MMU_DisableMMU();
    
45.     MMU_InvalidateTLB();
    
46. 
    
47.     //MMU_SetMTT(int vaddrStart,int vaddrEnd,int paddrStart,int attr)
    
48.     MMU_SetMTT(0x00000000,0x07f00000,0x00000000,RW_CNB);  //bank0
    
49.     MMU_SetMTT(0x08000000,0x0ff00000,0x08000000,RW_CNB);  //bank1
    
50.     MMU_SetMTT(0x10000000,0x17f00000,0x10000000,RW_NCNB); //bank2
    
51.     MMU_SetMTT(0x18000000,0x1ff00000,0x18000000,RW_NCNB); //bank3
    
52.     //MMU_SetMTT(0x20000000,0x27f00000,0x20000000,RW_CB); //bank4
    
53.     MMU_SetMTT(0x20000000,0x27f00000,0x20000000,RW_CNB); //bank4 for STRATA Flash
    
54.     MMU_SetMTT(0x28000000,0x2ff00000,0x28000000,RW_NCNB); //bank5
    
55.     MMU_SetMTT(0x30000000,0x30f00000,0x30000000,RW_CB);          //bank6-1
    
56.     MMU_SetMTT(0x31000000,0x33e00000,0x31000000,RW_NCNB); //bank6-2
    
57.     MMU_SetMTT(0x33f00000,0x33f00000,0x33f00000,RW_CB);   //bank6-3
    
58.     MMU_SetMTT(0x38000000,0x3ff00000,0x38000000,RW_NCNB); //bank7
    
59.    
    
60.     MMU_SetMTT(0x40000000,0x47f00000,0x40000000,RW_NCNB); //SFR
    
61.     MMU_SetMTT(0x48000000,0x5af00000,0x48000000,RW_NCNB); //SFR
    
62.     MMU_SetMTT(0x5b000000,0x5b000000,0x5b000000,RW_NCNB); //SFR
    
63.     MMU_SetMTT(0x5b100000,0xfff00000,0x5b100000,RW_FAULT);//not used
    
64. 
    
65.    
    
66.     MMU_SetTTBase(_MMUTT_STARTADDRESS);
    
67.     MMU_SetDomain(0x55555550|DOMAIN1_ATTR|DOMAIN0_ATTR);
    
68.             //DOMAIN1: no_access, DOMAIN0,2~15=client(AP is checked)
    
69.     MMU_SetProcessId(0x0);
    
70.     MMU_EnableAlignFault();
    
71.            
    
72.     MMU_EnableMMU();
    
73.     MMU_EnableICache();
    
74.     MMU_EnableDCache(); //DCache should be turned on after MMU is turned on.
    
75. }   
    
76. 
    
77. 
    
78. // attr=RW_CB,RW_CNB,RW_NCNB,RW_FAULT
    
79. void ChangeRomCacheStatus(int attr)
    
80. {
    
81.     int i,j;
    
82.     MMU_DisableDCache();
    
83.     MMU_DisableICache();
    
84.     //If write-back is used,the DCache should be cleared.
    
85.     for(i=0;i<64;i++)
    
86.             for(j=0;j<8;j++)
    
87.                 MMU_CleanInvalidateDCacheIndex((i<<26)|(j<<5));
    
88.     MMU_InvalidateICache();
    
89.     MMU_DisableMMU();
    
90.     MMU_InvalidateTLB();
    
91.     MMU_SetMTT(0x00000000,0x07f00000,0x00000000,attr);        //bank0
    
92.     MMU_SetMTT(0x08000000,0x0ff00000,0x08000000,attr);        //bank1
    
93.     MMU_EnableMMU();
    
94.     MMU_EnableICache();
    
95.     MMU_EnableDCache();
    
96. }   
    
97.    
    
98. 
    
99. void MMU_SetMTT(int vaddrStart,int vaddrEnd,int paddrStart,int attr)
    
100. {
     
101.     volatile U32 *pTT;
     
102.     volatile int i,nSec;
     
103.     pTT=(U32 *)_MMUTT_STARTADDRESS+(vaddrStart>>20);
     
104.     nSec=(vaddrEnd>>20)-(vaddrStart>>20);
     
105.     for(i=0;i<=nSec;i++)*pTT++=attr |(((paddrStart>>20)+i)<<20);
     
106. }

复制代码

但是在eboot中使用 的映射就是使用OEMAddresstable来初始化页表，这是wince真正的虚实映射
说道这里OEMAddresstable的虚拟起始地址0x80000000是wince规定的还是本来ARM决定的？
我觉得这个虚拟地址是可以改变的，所以才会可以把物理地址和虚拟地址映射成相等的？
各位有什么看法，多多交流啊。

xiaoxiao818

个人认为，虚拟内存和物理内存是否相等完全没有关系，ADS下没有操作系统，不需要那么复杂的保护操作，映射成相等可以方便使用，开启了MMU后的cache对系统性能提高不止一点，为的就在开启了MMU的情况下还能向使用物理地址一样使用寄存器地址。

dreamwalk

The kernel creates two ranges of virtual addresses from this table:

One region, from 0x80000000 to 0x9FFFFFFF, will have caching and buffering enabled.
The other region, from 0xA0000000 to 0xBFFFFFFF, will have caching and buffering disabled.

帮助文档中ARM Microprocessor这一章有说明，这个地址应该是ARM决定的，似乎是不可以随便改！

ldh2008

引用 1 楼 xajhuang 的回复:
个人认为，虚拟内存和物理内存是否相等完全没有关系，ADS下没有操作系统，不需要那么复杂的保护操作，映射成相等可以方便使用，开启了MMU后的cache对系统性能提高不止一点，为的就在开启了MMU的情况下还能向使用物理地址一样使用寄存器地址。

有道理。
——————
并且由于ADS 下没有操作系统，所以只需要使用一级页表就完全够用了，
eboot调用了大量微软的函数库，以及源代码，所以不得不和微软的映射方法相同。
不过我觉得既然可以禁用MMU，为什么还要使用它呢？据我所知，禁用MMU之后虚拟地址和物理地址是相等的。why？
——我再看看，然后再来发言，大家接着继续。

goldluchao

引用 2 楼 Ricky_hu 的回复:
The kernel creates two ranges of virtual addresses from this table:

One region, from 0x80000000 to 0x9FFFFFFF, will have caching and buffering enabled.
The other region, from 0xA0000000 to 0xBFFFFFFF, will have caching and buffering disabled.

帮助文档中ARM Microprocessor这一章有说明，这个地址应该是ARM决定的，似乎是不可以随便改！

帮助文档是指在wince下，如果换了系统就会不一样，并且我发现linux下是不同的
从这个ADS代码和linux代码来看，这个虚拟地址完全是自己定义的，然后存放在内存中，通过页表传给CPU
——经过讨论，的确是认识比较深刻！

wang72175

嗯，linux下面可能会不一样，既然你看过linux下面的地址映射，那应该可以修改。可是修改这个地址会有什么意义呢？我看很多wince的书籍上介绍的都是以这个地址起始的。

jhhh999

我还没看到，分还没回来都成乞丐了。

asterli

引用 3 楼 gooogleman 的回复:
引用 1 楼 xajhuang 的回复:
个人认为，虚拟内存和物理内存是否相等完全没有关系，ADS下没有操作系统，不需要那么复杂的保护操作，映射成相等可以方便使用，开启了MMU后的cache对系统性能提高不止一点，为的就在开启了MMU的情况下还能向使用物理地址一样使用寄存器地址。


有道理。
——————
并且由于ADS 下没有操作系统，所以只需要使用一级页表就完全够用了，
eboot调用了大量微软的函数库，以及源代码，所以…

开启 MMU， 主要利用它的告诉 CACHE，这样可以大大加快系统速度，你不信比较下不开MMU时侯的系统运行的情况就明白了

hao123321

还有就是EBoot中的MMU 映射表的问题，我觉得跟ADS也没有什么本质上的差别，只是保障了不和 WinCE 操作系统冲突，关键的是 WinCE 的MMU，WinCE需要进行任务切换和设备访问保护，所以必须对设备的访问权限进行完全的管理，最明显的就是 WinCE 下面通常会使用 CACHE 地址和 非CACHE 地址。

xiaojuan222

引用 5 楼 Ricky_hu 的回复:
嗯，linux下面可能会不一样，既然你看过linux下面的地址映射，那应该可以修改。可是修改这个地址会有什么意义呢？我看很多wince的书籍上介绍的都是以这个地址起始的。

wince的架构已经固定了，所以这个映射表肯定是固定的，因为微软是不开源的，我们在里面自己来一套自定义映射表，就是自找麻烦了。

——谢谢大家的积极参与
关于这个MMU和cache我已经写了两三篇博客了，不过我在文章中大量引用英文，只是加了少许注释，对这个文章很不满意，相当于写给自己看的。
下面这些书讲的比较好，大家如果想了解MMU、cache的工作原理以及硬件结构。看了他们真的会很有帮助。
ARM System Developer's Guide: Designing and Optimizing System Software
——ARM System Developer's Guide: Designing and Optimizing System Software——ARM嵌入式系统开发：软件设计与优化的英文原版——我个人感觉这是国内翻译ARM书籍最好的一本之一，比杜XX的ARM体系结构与编程好千倍。 本书虽然说软件设计与优化，但是讲的硬件也很多，比如MMU和cache等，讲的精彩纷呈：我刚才想写关于MMU和cache的博客，发现太庞大，看来这段时间要重新看看这本书才能写。
下载地址：http://download.eeworld.net/source/904273

ARM920T Technical Reference Manual——不多说了，想了解2440等的bootloader的人一定要看这个东西了，一些协处理器指令讲的很详细
下载地址：http://download.eeworld.net/source/903240

ARM Architecture Reference Manual(2nd Edition) ——比较有价值的英文ARM书籍
下载地址http://download.eeworld.net/source/901433
————————继续，看看二级页表是怎么设置的。

hejizhu

引用 6 楼 guetcw 的回复:
我还没看到，分还没回来都成乞丐了。

以后不能押那么多了，万一输了就惨了。连发帖都觉得寒酸。

xzhy

引用 8 楼 xajhuang 的回复:
还有就是EBoot中的MMU 映射表的问题，我觉得跟ADS也没有什么本质上的差别，只是保障了不和 WinCE 操作系统冲突，关键的是 WinCE 的MMU，WinCE需要进行任务切换和设备访问保护，所以必须对设备的访问权限进行完全的管理，最明显的就是 WinCE 下面通常会使用 CACHE 地址和 非CACHE 地址。

CPU是如何实现不同对虚拟地址的Cache和 UnCache，0x80000000~0xA000000与0xA0000000~0xC0000000的Cache和UnCache是在哪里确定的呢？

kerong12

这个我要看看代码才知道。大家一起来吧。

hxft

呵呵！

welkinjiao

0x80000000 - 0x9FFFFFFF represents a CACHED address.
0xA0000000 - 0xBFFFFFFF represents and UNCACHED address.

这是wince里面的定义！bsp里面直接引用就可以了吧，没有找到定义的地方！

502815059

引用 10 楼 gooogleman 的回复:
引用 6 楼 guetcw 的回复:
我还没看到，分还没回来都成乞丐了。


以后不能押那么多了，万一输了就惨了。连发帖都觉得寒酸。

gooogleman终于翻身当富农了！！

zhangheng

学习下！

zhangjingrui

引用 10 楼 gooogleman 的回复:
引用 6 楼 guetcw 的回复:
我还没看到，分还没回来都成乞丐了。


以后不能押那么多了，万一输了就惨了。连发帖都觉得寒酸。

押宝分回来了。哈哈
——————————————————————
用户可用分最近变化日志（不含发帖用分）  
时间  分数  类别  说明  
2008-12-31 11:06:46 2772 可用分竞猜 押宝奖励可用分
2008-12-31 11:00:12 88 推荐 帖子http://topic.eeworld.net/u/20081231/10/bbde79c2-2884-48e3-9718-90d7fcc1afa8.html被推荐
2008-12-31 10:53:24 30 论坛活动 [平安圣诞周]押宝游戏，选择答案正确，额外奖励30可用分

chengj

学习

aphonline

引用 14 楼 Ricky_hu 的回复:
0x80000000 - 0x9FFFFFFF represents a CACHED address.
0xA0000000 - 0xBFFFFFFF represents and UNCACHED address.

这是wince里面的定义！bsp里面直接引用就可以了吧，没有找到定义的地方！

这个完全是由OEMAddresstable决定了，至于为什么UNCACHED 要加上0x20000000而不是别的，我还是我原来的看法。
就是这个是由于硬件原因。这个ARM貌似没有说明。知道的来知会一声。
这个再次证明了我的观点OEMAddresstable是可以自己定义的，但是微软他定了这套标准，并且所有的代码都是围绕着这个转的
有些还不开源，所以我们是不能自己乱改的。
OEMAddresstable是以cached 形式写的，在程序中我们使用unchache的时候就要自己手动加上即可，这个微软都有源代码转换的
请看C:\WINCE500\PLATFORM\COMMON\SRC\INC\oal_memory.C