二: MIPS 存储空间分配
MIPS将存储空间分为4块分别是:
kuseg, kseg0,kseg1 and kseg2
1. 0xFFFF FFFF mapped kseg2
2. 0xC000 0000 unmapped uncached kseg1
3. 0xA000 0000 unmapped cached kseg0
4. 0x8000 0000 2G kuseg

呵呵可以直观的看到只有kseg1是不需要映射(物理虚拟转换)，没有被缓存的，也就是说只有kseg1的内存区域可以做引导的存储区(在这里放置引导用
flash存储器).被cached区域必须等到MMU 的TLB被初始化后才可以使用的。


我现在也知道， mips向量入口的虚拟地址是 0xbfc00000 ， 对应的物理地址就是 0x1fc00000 （高三位清0 ， 或者 减去 0xa0000000 ，都可以） ，这些我都知道， 可是我还是不太理解为什么 mips 要 这样弄呢？ 基于什么目的呢？

2， 到底什么时候用0xbfc00000 ， 什么时候用0x1fc00000 呢？ 也就是什么用物理地址，什么时候用虚拟地址呢？

我的理解是 0x0 到 0xffffffff 这4G 空间， 都是CPU 角度看到的可寻址的空间。 如果可以直接访问 0x1fc00000 ，干吗还要 访问 0xbfc00000 呢？ ARM就没这么麻烦。


3， 还有 我觉得see mips run 有一点我没搞明白。
上面说 kseg1 是 kernel unmapped ，uncacheable 。
这里kernel unmapped 到底是什么意思呢？ 我的理解是 别的地址不能指向这个地址（也就是 别的地址不能映射到这段区间， 只能这段区间的地址指向到其他区段） 。

不知道是不是这个意思？

4， 对于mips上所说的虚拟地址和物理地址
我的理解是 这段地址空间如果没有接任何的设备，比如nor flash ， SDRAM 什么的， 就是虚拟地址
比如我们不可能在kseg1 段内接如何外设。 只能接在 0x0 ~0x80000000 范围内。
比如nor flash 接在 0x1fc00000 地址上， 而cpu的设计者 设定冷启动后， cpu只能从0xbfc00000 处取第一条指令 ， 而0xbfc00000 -> 0x1fc00000 是cpu内定的， 不需要我们关心。

我的疑问是 mips 干脆设计的时候 从 0x1fc00000 上取指不就得了， 这么麻烦干吗呢？

5， 最关键的一个问题 ， 就是 kseg1 和kseg0 都是kernel unmapped的， 他们对应的物理地址都是 0x0~0x20000000 ， 这个区间， 会不会冲突呢？ 这样又为了什么呢？
当然 多个va 对应一个pa 是没什么问题， 可是我还是不太清楚 kseg1和kseg0 同时出现是为了什么？


6，对于一块板子， 我们上面最重要的就是 接nor flash 和 DRAM 了， 能否给个例子， 我们怎么接呢？怎么给他们分配地址呢？（应该是在 0x80000000以下吧？）

最好能给个实际例子， 感激不尽， 能否介绍一款mips的板子， 就象 s3c2410 那么有教育目的的板子？ 有吗？


谢谢大家了。





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编辑者： bob2004 (09-01-07 13:18)

文章选项：

呵呵.友情顶一记.
楼主很好学.看过你的好些个贴子


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像小强一样活着..

文章选项：

找到一篇好文：

http://blog.chinaunix.net/u1/40363/showart_434188.html

讲的不错， 不过也都是一些结论性的东西， 也没有讲为什么要那样。
不过里面掺杂了一些英文， 反而好懂一些。 看来，英文是比较适合描述技术问题啊。


转过来一些关于地址的。

我们在这里不谈64位CPU，只谈32位的。

MIPS将存储空间划分为4大块--kuseg, kseg0,kseg1 and kseg2.
------------------------------------------------------------------
0xFFFF FFFF
mapped kseg2
0xC000 0000
unmapped uncached kseg1
0xA000 0000
unmapped cached kseg0
0x8000 0000
2G kuseg
0x0000 0000
------------------------------------------------------------------

对于上述图表，弟兄们要记住以下几点：

* 当开电(Power On)的时候，只有kseg0 and kseg1 是可以存取的。

*kseg0 512M(From 0x8000 0000 to 0xA000 0000) are DIRECTLY mapped to phyiscal
memory ranging from 0x0000 0000 to 0x2000 0000, with cache-able(either write
back or write through, which is decided by SR(Status Register of MIPS CPU)

*kseg1 512M(From 0xA000 0000 to 0xC000 0000) are (also) DIRECTLy mapped
to physical memory ranging from 0x0000 0000 t0 0x2000 0000, with non-cachable.


以上两点对于理解MIPS OS的启动是至关重要的。细心的读者会发现：kseg1有点象

其他CPU的real-mode方式。

*(虚拟)地址from 0x0000 0000 to 0x8000 0000 是不可以存取的，在加电时(POWER
ON)！必须等到MMU TLB初始化之后才可以。

*同理对地址from 0xC000 0000 to 0xFFFF 0000


*MIPS的CPU运行有3个态--User Mode; Supervisor Mode and Kernel Mode.
For simplicity, let's just talk about User Mode and Kernel Mode. Please
always keep this in mind:

CPU can ONLY access kuseg memory area when running in User Mode
CPU MUST be in kernel mode or supervisor mode when visiting kseg0, kseg1
and kseg2 memory area.



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文章选项：

>2， 到底什么时候用0xbfc00000 ， 什么时候用0x1fc00000 呢？ 也就是什么用物理地址，什么时候用虚拟地址呢？

>我的理解是 0x0 到 0xffffffff 这4G 空间， 都是CPU 角度看到的可寻址的空间。 如果可以直接访问 0x1fc00000 ，干吗还要 访问 0xbfc00000 呢？ ARM就没这么麻烦。

如果直接访问0x1fc00000,CPU怎么知道你这个是 虚拟地址0X1fc00000(KUSEG)还是物理地址0x1fc00000呢？

>这里kernel unmapped 到底是什么意思呢？ 我的理解是 别的地址不能指向这个地址（也就是 别的地址不能映射到这段区间， 只能这段区间的地址指向到其他区段） 。

unmapped 就是 说VA->PA不需要TLB转换

>我的疑问是 mips 干脆设计的时候 从 0x1fc00000 上取指不就得了， 这么麻烦干吗呢？ >

实际上就是从0x1fc00000.只不过，CPU接受的地址必须是虚拟地址。 原因见 第一条。(如果直接访问0x1fc00000,CPU怎么知道你这个是 虚拟地址0X1fc00000(KUSEG)还是物理地址0x1fc00000呢？)

>当然 多个va 对应一个pa 是没什么问题， 可是我还是不太清楚 kseg1和kseg0 同时出现是为了什么？
KSEG1是uncached，因此通常用来接 外设。 比如 DRAM 控制器，DMA控制器等等。

>6，对于一块板子， 我们上面最重要的就是 接nor flash 和 DRAM 了， 能否给个例子， 我们怎么接呢？怎么给他们分配地址呢？（应该是在 0x80000000以下吧？）

DRAM的物理地址从0x0开始，到 size-1 结束。 这样，访问kseg0 就对应到DRAM.

NOR Flash 一般是接到虚拟地址0xbfc00000 开始。不过也有的 soc nor flash 从 0xbe000000开始。原因是0xbfc00000 到0xc0000000的空间太小了。放不下nor flash。

7. 最好能给个实际例子， 感激不尽， 能否介绍一款mips的板子， 就象 s3c2410 那么有教育目的的板子？ 有吗？

买一个 MIPS SOC 路由器能玩 DD-WRT的，就是一个很好的MIPS开发板。开发资料还蛮丰富的。

或者关注一下这个
http://www.linuxforum.net/forum/showflat.php?Cat=&Board=life&Number=707757&page=0&view=collapsed&sb=5&o=0&fpart=







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http://vm-kernel.org/blog/

文章选项：

太感谢您的回答了， 我好像理解你的意思了。

>>NOR Flash 一般是接到虚拟地址0xbfc00000 开始。不过也有的 soc nor flash 从 0xbe000000开始。
>>原因是0xbfc00000 到0xc0000000的空间太小了。放不下nor flash。

我觉得应该是 接到 0x1fc00000 或者 0x1e000000 地址上吧 ？



你的核心的意思还是CPU 访问的都是虚拟地址，而kseg1和kseg0 的地址到物理地址的转换是cpu自动完成的根本不需要TLB 。

那这样的理解的话， 就是 系统内 有两套地址 ， 0~4G是虚拟地址空间（对与CPU而言） ，
可能还有DRAM ，和nor flash ， 他们本身有地址，这是物理的， 但是都是相对的 ， 都是从0开始的， 所以必须把他们接到系统的memory bank上面， 这样CPU 就可以访问到他们了（但是CPU访问他们却是通过0xbfc00000 这样的虚拟地址来访问的， 不能直接用 0x1fc00000 来访问， 这是mips决定的） 这点和 ARM不同， 比如s3c2410 有7个bank ， 每个bank 有不同的范围， 比如我们的板子， DRAM的起始地址是 0x30000000, nor flash的起始地址是 0x0,
对于ARM来讲， 一个片上外设接到某个bank 上， 就已经有地址， 就可以通过 这个地址 来控制这个寄存器了。

所以我的理解是 在kernel mode ， 只能访问 kseg0/1/2 ，但是 kseg0和kseg1 对应的仍然是 0x~ 0x20000000 范围， 也就是 访问的也就是那个 512M内存 （当然真的接了 512M内存，也可以是 64M）

如果是 user mode ， 只能访问 kuseg ， 那么这个空间是 0x0~0x80000000 , 2G 的空间，
可是这个时候， 这个kuseg的地址也是 虚拟的， 而实际上 DRAM 还是接在了 0~0x20000000 (512M) . 这个时候 的 虚拟地址 已经和 kseg1的虚拟地址有点不一样的味道了吧？




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文章选项：

最后一个问题， 还没有搞清楚。

就是我们接外设的时候， 分配的物理地址 ，是不是就是从0x0 到 0x8000_0000 这个区间呢？

kseg1和kseg0 ，kseg3 肯定不能接外设是吧？




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文章选项：

>我觉得应该是 接到 0x1fc00000 或者 0x1e000000 地址上吧 ？
对。物理地址是 0x1fc00000 或者 0x1e000000

>所以我的理解是 在kernel mode ， 只能访问 kseg0/1/2 ，但是 kseg0和kseg1 对应的仍然是 0x~ 0x20000000 范围， 也就是 访问的也就是那个 512M内存 （当然真的接了 512M内存，也可以是 64M）

kernel mode 是 kuseg/kseg0/kseg1/Kseg2 都可以访问。
CPU 拿到地址(虚拟地址)，会做一下过程：
(1) 判断当前是kernel mode还是user mode
(2) 如果是kernel mode， (A) 访问的地址是kuseg或者kseg2，进行 TLB 查找。如果查找不成功，exception。如果查找成功，得到物理地址。 (B) 如果访问的地址是 kseg0/kseg1，不进行TLB 查找。通过减去一个偏移量得到物理地址。
(3) 如果是user mode。(A) 访问地址kuseg，进行TLB 查找。如果查找不成功，exception。如果查找成功，得到物理地址(B) 访问kseg0/1/2,exception


所有，硬件工程师必须要保证， DRAM/NOR FLASH/外设物理地址不能重叠。
下面是一个典型的 MIPS SOC的物理地址分布：
DRAM的物理地址是从0开始，到 size-1
NOR Flash物理地址是0x1fc00000
外设物理地址:从0x10000000 开始

要从虚拟地址的角度来看 CPU，而不是物理地址哦。






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文章选项：

再次感谢， 我再研究研究， 有什么问题， 再请教您。



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>最后一个问题， 还没有搞清楚。
>就是我们接外设的时候， 分配的物理地址 ，是不是就是从0x0 到 0x8000_0000 这个区间呢？
>kseg1和kseg0 ，kseg3 肯定不能接外设是吧？

实际上，应该是 0x0- 0x20000000
超过了 0x200000000，你让kernel 怎么通过 kseg0/Kseg1 怎么找到这个外设的物理地址呢？
也许可以通过 kseg2 然后通过 TLB .不过我没有见过这样用的。

前言
很久没和硬件打交道了，花了些时间来学习mips，确也收获了不少，拿出来和大家共享，其中会有理解有误或 不完整的地方，还请大家积极指出，共同进步。

1、概述
au1500是amd公司生产的一款遵循MIPS32体系结构的SOC类的 微处理器，属于RISC结构，我们采用的是主频为396（400）MHz的产品。pb1500是alchemy公司针对au1500cpu生产的一款开发 板。

2、特点
au1500：32个通用寄存器（$0-$31），三个专用寄存器（hi,lo,pc），没有浮点运算的寄存器，浮 点运算单元是用软件来模拟的。处理器内还集成了ac'97声卡，2个以太网控制器，usb控制器，2个uart控制器，静态存储控制器，动态存储控制 器，EJTAG（用于调试）。

pb1500:板上安装了两组flash，共64M；SDRAM64M；2个ide接口，声卡I/O接 口，USB接口，RJ45，LED显示，串口，显示器接口，一个PCI插槽，一个PCMCIA接口，LCD接口。

3、编程模型

3.1 指令
AU1500的指令兼容MIPS32指令集，每条指令占4字节，指令的边界对齐要求很严格。另外我在MIPS32的指令集中未找到 LI,LA,MOVE，但是，在YAMON的原码中用的很多，不知道为什么？有篇资料讲了。
1）LI用于将一个立即数存入一个通用寄存器
2）LA 用于将一个地址（通常是一个标签）存入一个通用寄存器
3）MOVE用于将一个寄存器的值存入另一个寄存器
知道为什么mips32中没有 了，li,la,move指令是as汇编编译器增加的，分别对应在addiu,addiu,addu命令上,在反汇编的时候可以看到相应的改变。其余的指 令均可以在MIPS32指令集的说明文档中找到详细说明。