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Cortex-A510——IOMMU

小狼@http://blog.csdn.net/xiaolangyangyang

1、IOMMU的作用

1. DMA
2. 虚拟化（stage2）
3. 硬件加速器访问的内存隔离
4. 访问非连续的地址
5. 32位转换成64位
6. 限制Master的访问空间
7. 用户态驱动

2、IOMMU系统结构

3、STE、CD和页表

STE、CD和页表都保存在内存里；
STE每个大小512btye，有多少SID就有多少个STE，线性排列；
每个STE指向一个CD，CD大小为512btye。

根据SID查找页表过程

STE表

CD表

4、主要寄存器

5、The attributes output from the SMMU

6、CMD和EVENT

系统软件通过Command Queue和Event Queue来和SMMU打交道，这2个Queue都是循环队列
Command queue：用于软件与SMMU的硬件交互，软件写命令到command queue, SMMU从command queue中读取命令处理；
Event Queue：用于SMMU发生软件配置错误的状态信息记录，SMMU将配置错误信息写到Event queue中，软件通过读取Event queue获得配置错误信息并进行配置错误处理。

可以使用CMD_CFGI_STE、CMD_CFGI_STE_RANGE、CMD_CFGI_CD、CMD_CFGI_CD_ALL命令对STE、CD进行valid；
可以使用CMD_TLBI_NH_ALL、CMD_TLBI_NH_ASID、CMD_TLBI_NH_VA、CMD_TLBI_NH_VAA、CMD_TLBI_EL3_ALL、CMD_TLBI_EL3_VA、CMD_TLBI_EL2_ALL、CMD_TLBI_EL2_ASID、CMD_TLBI_EL2_VA、CMD_TLBI_EL2_VAA、CMD_TLBI_S12_VMALL、CMD_TLBI_S2_IPA、CMD_TLBI_NSNH_ALL、CMD_ATC_INV、CMD_PRI_RESP、CMD_RESUME、CMD_STALL_TERM、CMD_SYNC、CMD_TLBI_S_EL2_ALL、CMD_TLBI_S_EL2_ASID、CMD_TLBI_S_EL2_VA、CMD_TLBI_S_EL2_VAA、CMD_TLBI_S_S12_VMALL、CMD_TLBI_S_S2_IPA、CMD_TLBI_SNH_ALL命令操作TLB。

7、切换到SLC通路

SMMU_GBPA.SHCFG = Outer Shareable
SMMU_GBPA.ALLOCCFG = Read Allocate | Write Allocate
SMMU_GBPA.MTCFG = 0x1
SMMU_GBPA.MemAttr = 0xf

8、linux下iommu驱动

• iommu子系统

• 向iommu子系统注册smmu驱动

• iommu API

• iommu与mmu区别

mmu显式建立页表：mmap系统调、brk/sbrk、内核启动时线性映射、vmalloc；
iommu显式建立页表：iommu_map/iommu_unmap、dma_alloc_coherent/dma_free_coherent/dma_pool_create/dma_pool_alloc/dma_map_single/dma_map_sg/dma_sync_single_for_cpu -> iommu_map/iommu_unmap；
mmu隐式建立页表：缺页异常；
iommu隐式建立页表：PRI。

mmu和iommu更新页表后，都会invalid TLB/TBU；
不管是mmu还是iommu，都是每个进程都有独立的页表；
PCIe还有ATS功能，ATS属于PCIe，TBU属于smmu，这样进一步提升PCIe效率。

SMMU介绍