PMP 和 Paging

物理內(nèi)存保護機制旨在與 RISC?V 指令集手冊，第二卷：特權(quán)架構(gòu)，版本 1.10 中描述的基于頁面的虛擬內(nèi)存系統(tǒng)組合。啟用分頁后，訪問虛擬內(nèi)存的指令可能會導致多次物理內(nèi)存訪問，包括對頁表的隱式引用。PMP 檢查適用于所有這些訪問。隱式頁表訪問的有效特權(quán)模式是管理員模式。

允許使用虛擬內(nèi)存的實現(xiàn)以推測方式執(zhí)行地址轉(zhuǎn)換，并且比顯式虛擬內(nèi)存訪問所需的時間更早?？梢栽诘刂忿D(zhuǎn)換和顯式虛擬內(nèi)存訪問之間的任何時候檢查結(jié)果物理地址的 PMP 設(shè)置。到不可執(zhí)行地址范圍的錯誤預(yù)測分支不會生成陷阱。因此，當以影響保存頁表的物理內(nèi)存或頁表指向的物理內(nèi)存的方式修改 PMP 設(shè)置時，M 模式軟件必須將 PMP 設(shè)置與虛擬內(nèi)存系統(tǒng)同步。這是通過在寫入 PMP CSR 后執(zhí)行 rs1=x0 和 rs2=x0 的 SFENCE.VMA 指令來實現(xiàn)的。

如果未實現(xiàn)基于頁面的虛擬內(nèi)存，或者當它被禁用時，內(nèi)存訪問會同步檢查 PMP 設(shè)置，因此不需要 fence。

PMP 限制

在包含多個 hart 的系統(tǒng)中，每個 hart 都有自己的 PMP 設(shè)備。hart 上的 PMP 權(quán)限不能應(yīng)用于多 hart 系統(tǒng)中其他 hart 的訪問。此外， SiFive 設(shè)計可能包含一個前端端口，以允許外部總線主控器訪問系統(tǒng)的完整內(nèi)存映射。PMP 無法阻止前端端口上的外部總線主控器的訪問。

沒有 PMP 保護的區(qū)域的行為

如果內(nèi)存映射的非保留區(qū)域沒有應(yīng)用 PMP 權(quán)限，則默認情況下，管理員或用戶模式訪問將失敗，而機器模式訪問將被允許。

訪問設(shè)備內(nèi)存映射中的保留區(qū)域（例如中斷控制器）讀取時將返回 0x0，寫入將被忽略。在沒有 PMP 保護的情況下訪問設(shè)備內(nèi)存映射之外的保留區(qū)域?qū)е驴偩€錯誤?？偩€錯誤可以使用總線錯誤單元 （BEU） 對 hart 產(chǎn)生中斷。

PMP 保護區(qū)的緩存刷新行為

當一條線被帶入高速緩存并且 PMP 設(shè)置為斷言鎖定 （L） 位以保護該線的一部分時，數(shù)據(jù)高速緩存刷新指令將生成存儲訪問錯誤異常，如果沖洗包括受保護的線路的任何部分。緩存刷新指令執(zhí)行無效和回寫，因此它實際上是在嘗試寫回受保護的內(nèi)存位置。

如果緩存刷新發(fā)生在未受保護的部分行上，刷新將成功并且不會產(chǎn)生異常。如果需要在沒有回寫的情況下刷新數(shù)據(jù)高速緩存，請改用高速緩存丟棄指令，因為這會使該行無效但不會回寫。