RISC-V架构——物理内存属性和物理内存保护

1、物理内存属性（PMA：Physical Memory Attributes）

（1）系统内存映射包含各种不同属性的地址空间范围，每个地址空间范围支持的操作不一样；
（2）物理内存属性一般是在芯片设计阶段就固定下来（大部分芯片不支持软件修改），芯片内存有PAM检测器，PMA检测器会对物理地址权限和属性做检查；

2、物理内存保护

2.1、物理内存保护的作用（PMP：Physical Memory Protection）

（1）在RISC-V体系结构中，M模式具有最高权限，拥有访问系统全部资源的权限。默认情况下，S模式和U模式对内存映射的任何区域没有读、写、执行权限，除非配置PMP来允许S模式和U模式访问；
（2）在M模式下，只有PMP配置项的L字段是锁定状态，M模式才会去检查PMP权限；
作用：如果我们对某些地址范围有特殊需求，可以通过PMP来设置，防止出错；比如某个地址范围的数据希望只读不可写，可以设置PMP把这段地址范围设置成只读不可写属性，这样当有代码尝试修改数据时就会报错，防止误操作；

2.2、PMP配置寄存器

2.2.1、PMP配置寄存器数量

（1）RISC-V规定最多支持64个PMP配置项，也就是最多支持对64个地址范围做权限设置；
（2）每个地址范围对于的PMP配置表项是8位，要保存64个PMP配置项，64位RISC-V核只需要8个寄存器，32位RISC-V核需要16个寄存器；
（3）为了统一命名，64位RISC-V的pmpcfg寄存器只有pmpcfg0、pmpcfg2，只有双数的；

2.2.2、PMP配置表项

（1）地址匹配模式：怎么去计算配置的地址范围，见下一节；
（2）锁定状态：锁定状态下M模式需要去检查地址范围的权限；非锁定状态下，M模式拥有全部权限，不受PMP配置的权限限制；

2.2.3、地址匹配模式

2.2.3.1、TOR模式

表示地址范围由相邻两个pmpaddr寄存器的值决定；

2.2.3.2、NAPOT模式

表示的地址范围：pmp地址寄存器的值从bit0开始连续1的个数为n，则表示的地址范围是2的(n+3)次方字节；

2.3、PMP地址寄存器

（1）pmp地址寄存器的bit[53:0]保存物理地址范围的bit[55:2]；

2.4、如何配置一段物理内存地址的保护属性?

以RAM地址为例：
（1）地址权限是可读可写，所有8位pmp配置项的值为0x9B；
（2）起始地址0x20000000左移2位，变成0x8000000；
（3）RAM的地址范围是0x8000，也就是2的15次方,pmpaddr寄存器中的值需要15-3=12个连续低位1，即0x8000FFF；

3、opensbi中物理内存保护设置函数分析

参考博客：《RISC-V架构——物理内存保护机制设置函数（pmp_set、pmp_get）解析》；

4、注意事项

（1）可以参考玄铁C906的PMP模块说明，其中PMP地址寄存器的低九位就是WARL（可以写任意值，但是读出来都是0）；
（2）参考博客：《玄铁C906——物理内存保护（PMP）介绍》；