SMMU架构手册之数据结构和转换流程（2）

2024-06-11 17:35:56

STE包含每个stream的配置：

是否使能来之设备的流量；
是否是stage1转换；
是否是stage2转换
哪个数据结构定位到stage1的转换表

若使用stage1，STE使用域STE.S1ContextPtr来指示内存中的一个或多个CD的地址。

CD关联起streamID和stage1转换表基指针（转换VA到IPA），基于stream的配置以及ASID。若使用SubStreamID，多个CD表示多个stage1的转换，每个SubstreamID指向一个。当stage1转换没有使能时SubStreamID指向的事务会被终止。

如果使用stage2，STE包含stage2转换表基指针（将IPA转换为PA）和VMID。如果多个设备都与某个特定的虚拟机相关，这意味着他们共享stage2转换表。多个STE可能都映射到同一个stage2转换表。

NOTE: ARM期望当hypervisor软件存在时，hypervisor管理stream表和stage2转换表。CD和stage1的转换表由guest OS来管理。另外，hypervisor可以充分使用stage1转换来实现自己的内部目的。当不使用hypervisor时，单个OS管理stream表和CD。要了解更多，可查章节3.6。

当事务带SubstreamID时，配置使能substreams，SubstreamID标识了选择stage1转换上下文的CD。在这个配置中，若substreamID没有使用时，行为依赖于STE.S1DSS标志：

当STE.S1DISS=0b00，所有在事务需要携带SubstreamID，缺少SubstreamID意味着错误。当事务不带SubstreamID会被abort并event会被记录。
当STE.S1DISS==0b01时，事务不带SubstreamID可被接受且被看作它的配置是stage1 bypass。仅当事务携带SubstreamID时才会使能stage1转换。
当STE.S1DISS=0B10时，事务不带SubstreamID被接受且使用substream=0的CD。在这个配置下，带SubstreamID=0的事务被abort且event被记录。

CD和STE结构中的ASID和VMID用来tag TLB条目（这些条目是由CD和STE的配置来创建的）。这些tag用来查找和区分不同stream的地址空间的转换，或匹配接收到broadcast TLB操作的无效化项。实现可能使用这些tag来有效的允许不同的stream共享不同的转换表。

图6给出了一个例子，配置中StreamID用来选择线性Stream表中的STE。STE指向stage2的转换表和一个stage1配置的单个CD。然后CD指向stage1的转换表。

图7给出了一个配置中STE指向多个CD。SubstreamID用来选择CD中的一个并且SubstreamID决定一个事务使用哪个stage1转换。

图8给出了一个更复杂的情况，使用多级stream表。两个STE分别指向单个CD，第三个CD指向多级CD表。使用多级，在不需要很大的连续物理表的情况下可以支持多个streams和substream。

即将来的事务处理如下步骤：

（1）如果SMMU全局disable（比如SMMU_CR0.SMMUEN=0），事务会pass through SMMU且无任何地址修改。全局属性，如内存类型或共享型，被应用到SMMU的SMMU_GBPA寄存器。或者SMMU_GBPA寄存器可以被配置为abort所有的事务。

（2）若步骤（1）中的全局bypass没有使用时，

a. STE被定位到；

b. STE使能stage2事务，STE包含stage2的转换表基地址；

c. STE使能stage1事务，CD被定位到。若STE使能stage2转换，从使用stage2转换表中的IPA空间取出CD。否则从PA空间取出CD。

（3）若配置有效，发起转换：

a. 若stage1被配置为转换，CD包含转换表基地址。若STE的stage2被使能时要求进行stage2转换。否则stage1跳过转换，输入地址直接到stage2;

b. 若stage2被配置为转换，STE包含发起nested walked的stage1转换表（若使能），或IPA的正常walk。否则，stage2跳过转换，stage2的输入地址被作为输出地址。

（4）具有有效的配置的事务在转换过程中没有fault时，会有输出的地址（内存属性）。

NOTE: 上述时序描述了非安全stream的路径。若支持两个安全状态时，安全状态的事务也类似，除了SMMU_S_CR0.SMMUEN和SMMU_S_GBPA控制bypass，stage2不支持。

这些步骤要求实现能够缓存数据。章节16.2描述了配置和转换结构的缓存。

此外，event可能发生在处理过程中的多个阶段，以此来阻止进一步处理。若事务不能找到有效的配置或者遇到不支持的类型，它将以abort终止，并event被记录。如果事务进展到转换阶段，fault可能在转换的任一阶段产生。CD和STE特有的配置用来决定事务是否终止或是否stall，暂缓软件fault解决，看章节3.12。

使用VA到IPA或IPA到PA来描述两个阶段转换。

NOTE: 一些涉及到SMMU输入的系统使用BA。术语VA重点表示SMMU的输入，也可能与PE进程的虚拟地址空间一样。

若没有特别说明，转换表和他们的配置域与ARMV80A PE的转换系统一样。

若SMMU没有实现两个阶段的任一阶段，它会配置为固定bypass转换。还有其他的限制，比如，配置一个不存在的stage是无效的。SMMU至少支持一个转换stage。

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