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jp arch mem map

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Ryota Shioya edited this page Dec 21, 2019 · 12 revisions

メモリ・マップ

概要

  • メモリ・マップに関する情報は基本的に Memory/MemoryMapTypes.sv にて定義されている
    • アドレスのマッピングの他に，PC の初期値や IO のアドレスなども含む
  • 32ビットの論理アドレスから，物理アドレスへの変換が行われる
    • 各キャッシュや LSQ ではこの物理アドレスに基づいて処理が行われる
    • 論理から物理アドレスへのマッピングは，現在は固定ルールで行われる
    • 物理アドレスは，メモリと IO で別れている（１ビットのフラグで識別）
  • アドレス変換時に論理アドレスの範囲がチェックされ，無効な場合は例外が発生する
  • 物理メモリの実際の容量は Src/BasicType.sv の MEMORY_ADDR_BIT_SIZE によって決められる.

アドレス・マッピング

物理アドレスは下記のように，isIO によって IO 空間とメモリ空間に分かれる

typedef struct packed {
    logic isIO; // True if address is IO
    PhyRawAddrPath addr;
} PhyAddrPath;

|論理アドレス |物理アドレス（メモリ） |内容 |h |0x0000_1000 ~ 0x0000_ffff |0x0_1000 ~ 0x0_ffff |ROM | |0x8000_0000 ~ 0x8003_ffff |0x1_0000 ~ 0x4_ffff |RAM |

|論理アドレス |物理アドレス（IO） |内容 |h |0x4000_0000 ~ 0x4000_000f |0x0_0000 ~ 0x0_000f |Timer | |0x4000_2000 ~ 0x4000_2000 |0x0_2000 ~ 0x0_2000 |UART |

ソフトウェア側

  • Verification/TestCode/rsd-crt.s

    • スタートアップルーチン
    • main 関数に入る前にこれが実行される
    • スタックの初期値はここでレジスタに代入している
    • ローダ（Verification/TestCode/rsd-loader.c ）がここで呼ばれ，ROM にあるデータを RAM に展開する

  • Verification/TestCode/rsd-ld.script

    • リンカースクリプト
    • リンク時のコードやデータのアドレス配置が定義されている

  • セクションとアドレスの関係

    • 0x0000_1000 - 0x0001_7fff: text（コード）
    • 0x8000_0000 - 0x8000_7fff: data, bss（静的データ）
    • 0x8001_8000 - 0x8002_0000: stack

スタートアップルーチン

stack_top = 0x80020000
...
li  x29,0
li  x30,0
li  x31,0
li  sp,0x80020000

リンカースクリプト

OUTPUT_FORMAT("elf32-littleriscv");
OUTPUT_ARCH("riscv")

/* エントリポイント．_start は rsd-crt.s で定義 */
ENTRY(_start);


MEMORY {
    ROM(rxai) :     ORIGIN = 0x00001000, LENGTH = 32k
    RAM(wa) :       ORIGIN = 0x80000000, LENGTH = 32k
}

SECTIONS
{
    .text : { *(.text) }     > ROM
    .rodata : { *(.rodata) } > ROM
    __rodata_end = .;
    .data : { 
    __data_start = .;
    *(.data)
    *(.sdata)
    __data_end = .;
    } > RAM  AT> ROM 
    . = ALIGN(4);
    .bss : { 
    __bss_start = .;
    *(.bss)
    *(.sbss)
    __bss_end = . ;
    } > RAM AT> ROM
    
    .comment : { *(.comment) } > ROM
}
  • symbol = .; しておくと，そのアドレスに，変数が置かれるので，C言語の方でextern int symbol; とやって &symbol を見ればそのアドレスが分かる
  • "> RAM" はプログラム実行中に参照する時はRAMにあるように見える，という意味
  • "AT > ROM" はELFを展開するローダはROM領域に置くようにしろということ（rsd-loaderはさらに実行時にROM領域内の静的データをRAM領域に展開する別のローダ）
    • このローダが変数を置くアドレス（LMA; Load Memory Address）は objdump でも確認できるが，readelfだと Virtual Address として表示される
    • ややこしいことに，readelf でいう Physical Address が objdump のいう Virtual Memory Address (VMA) になる
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