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OR1200中实现IMMU的文件有or1200_immu_top.v、or1200_immu_tlb.v、or1200_spram.v,其中使用or1200_immu_top.v实现了IMMU模块,使用or1200_immu_tlb.v实现了ITLB模块,or1200_spram.v是一个单口RAM,使用其实现了ITLB的表项。如图10.5所示。本小节将分别介绍IMMU模块与其余模块的连接关系、ITLB结构。
图10.6给出了IMMU与其他模块的连接关系,其中的大部分接口都很直观。IMMU与CPU之间的接口是指令Wishbone总线的一部分,IMMU与QMEM之间也是Wishbone总线的一部分,当没有配置IMMU时可以认为CPU与QMEM是直接相连的,这一点在第3章中已有说明。此外,IMMU还有与特殊寄存器访问有关的接口:spr_cs、spr_write、spr_addr、spr_dat_i、spr_dat_o,这说明在IMMU中存在特殊寄存器,并且该特殊寄存器可读(有spr_dat_o接口)、可写(有spr_dat_i接口)。
前文已述,OR1200中MMU的功能主要就体现在TLB的实现上,对IMMU而言就是ITLB,所以首先给出ITLB的结构,图10.4是一个通用的TLB变换原理图,每个处理器实现TLB的功能都会有具体的实现方式,此处讨论的是OR1200中的实现方式。
OR1200中ITLB将图10.4中的项分两部分存放,标识存放在MR_RAM表中,数据存放在TR_RAM表中,如图10.7所示。从名称上也可以知道这里的表实际是采用RAM实现的,表的索引对应RAM地址,表项对应RAM内容。
还是以默认配置中TLB有64项为例,同时按照OR1200中的习惯将虚拟地址称为有效地址。MR_RAM表每一项占14bit,其中高13bit是有效地址的19-31位,最低bit为V,代表该表项是否有效。TR_RAM表每一项占22bit,其中高19bit是物理地址的13-31位,低位的3bit分别是UXE(User Execute Enable)、SXE(Supervisor Execute Enable)、CI(Cache Inhibit),分别代表用户模式是否可执行、特权模式是否可执行、是否禁止缓存。IMMU使用UXE、SXE实现对存储器中指令页的保护。CI的作用是指示处理器要不要将该页放置在缓存中,如果CI为1,则该页代码不会出现在缓存中,每次访问都需要从存储器中读取,反之表示该页代码可以被缓存。
ITLB的翻译过程是:利用有效地址中的13-18bit作为索引同时查询MR_RAM、TR_RAM两个表,利用MR_RAM表中得到的结果判断ITLB是否命中,ITLB命中的条件是MR_RAM表项中的“有效地址的19-31位”与CPU提供的有效地址中的19-31位相等,并且V为1,反之ITLB未命中,也称为ITLB失靶。当ITLB命中的时候,将从TR_RAM表索引得到的表项中的“物理地址的13-31位”与CPU提供的有效地址低13位结合作为物理地址。同时得到该页的属性SXE、UXE、CI。
IMMU利用ITLB的翻译结果进行下一步操作,分三种情况:
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原文地址:http://blog.csdn.net/leishangwen/article/details/27523091