risc-v-- PMP寄存器

问题一：pmp怎么配置呢？
问题二：什么时候出发pmp的检查呢？

PMP 是 RISC-V 中用于实现物理内存保护的机制。它允许配置多个内存保护区域，并对每个区域设置访问权限，以防止未授权的访问。
PMP 的功能

1. 访问控制：PMP 可以限制对内存区域的读、写和执行访问。
2. 区域配置：PMP 支持定义多个内存区域，每个区域可以有不同的访问权限。
3. 特权级别：PMP 可以根据特权级别（用户模式、超级模式等）设置不同的访问权限。

PMP 的格式
PMP 配置通过一组控制寄存器（PMPCSR）和地址寄存器（PMPADDR）来实现。每个 PMP 配置段由一个配置寄存器和一个地址寄存器组成。

1. PMP 配置寄存器（pmpcfg）：用于配置内存区域的访问权限和模式。
2. PMP 地址寄存器（pmpaddr）：用于定义内存区域的起始地址和大小。

PMP 配置寄存器（pmpcfg）的格式
每个 PMP 配置寄存器包含 8 个 8 位的字段，每个字段对应一个 PMP 配置段。

地址匹配模式:

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怎么使用呢？

1. NAPOT（Naturally Aligned Power-Of-Two）

假设我们要配置一个大小为 4KB 的 NAPOT 区域，从地址 0x80000000 开始：

# 设置 pmpaddr0，表示一个 4KB 的 NAPOT 区域（0x80000000 - 0x80000FFF）
li t0, 0x80000FF  
csrw pmpaddr0, t0

li t1, 0x1F       # 设置 pmpcfg0，A 字段为 NAPOT，RWX 权限
csrw pmpcfg0, t1

详细解释：
在这种模式下，PMP 地址寄存器的低位部分用于表示区域的大小。NAPOT 地址匹配模式的一个关键特点是，它通过将低位的连续一串1来表示区域的大小。
首先，将 0x80000FF 转换为二进制：

0x80000FF = 1000 0000 0000 0000 0000 1111 1111

连续1的数量
在这个二进制数中，低位有8个连续的1：

0000 1111 1111

计算区域大小：
根据 NAPOT 的规则，区域的大小是由连续1的数量决定的。具体来说：
如果有 n 个连续的1，那么区域的大小就是 2的n+3次方。2的8+3次方=4KB
计算区域的开始：

0x80000FF = 1000 0000 0000 0000 0000 1111 1111

在这个二进制数中：

1. 高位部分：1000 0000 0000 0000 0000（即 0x80000）
2. 低位部分：1111 1111（即 0xFF）
   高位部分：在 PMP 地址寄存器中，高位部分用于表示区域的起始地址。
   低位部分：低位部分用于表示区域的大小，通过低位连续1的数量来确定。

2. TOR（Top Of Range）地址匹配模式

在 TOR 模式下，需要使用两个连续的 PMP 地址寄存器来定义内存区域：
起始地址：由前一个 PMP 地址寄存器定义。
结束地址：由当前 PMP 地址寄存器定义。

假设我们要配置一个从地址 0x80000000 到 0x80001000 的 TOR 区域。以下是具体的配置步骤：

1. 设置起始地址
   首先，设置起始地址 0x80000000 到 pmpaddr0 寄存器：

   li t0, 0x80000000  # 将起始地址 0x80000000 加载到 t0 寄存器中
   csrw pmpaddr0, t0  # 将 t0 寄存器的值写入 pmpaddr0 寄存器

2. 设置结束地址
   然后，设置结束地址 0x80001000 到 pmpaddr1 寄存器：

   li t1, 0x80001000  # 将结束地址 0x80001000 加载到 t1 寄存器中
   csrw pmpaddr1, t1  # 将 t1 寄存器的值写入 pmpaddr1 寄存器

3. 配置 PMP 配置寄存器
   最后，配置 PMP 配置寄存器 pmpcfg0，设置 A 字段为 TOR 模式，并赋予所需的权限（例如读、写权限）：

   li t2, 0x9        # 设置 pmpcfg0，A 字段为 TOR 模式，RW 权限
   csrw pmpcfg0, t2  # 将 t2 寄存器的值写入 pmpcfg0 寄存器

3. NA4（Naturally Aligned 4-byte）

NA4 模式用于定义自然对齐的 4 字节内存区域。这种模式主要用于保护非常小的内存区域。

假设我们要配置一个从地址 0x80000000 开始的 4 字节的 NA4 区域。以下是具体的配置步骤：

1. 设置地址
   首先，设置地址 0x80000000 到 pmpaddr0 寄存器：

   li t0, 0x80000000  # 将地址 0x80000000 加载到 t0 寄存器中
   csrw pmpaddr0, t0  # 将 t0 寄存器的值写入 pmpaddr0 寄存器

2. 配置 PMP 配置寄存器
   然后，配置 PMP 配置寄存器 pmpcfg0，设置 A 字段为 NA4 模式，并赋予所需的权限（例如读、写和执行权限）：

   # 0x13 = 0001 0011
   li t1, 0x13       # 设置 pmpcfg0，A 字段为 NA4 模式，RWX 权限
   csrw pmpcfg0, t1  # 将 t1 寄存器的值写入 pmpcfg0 寄存器

4. OFF 模式

OFF 模式用于禁用某个 PMP 配置段。当 A 字段设置为 00 时，表示该 PMP 配置段被禁用，不会对内存访问进行任何保护。
要禁用某个 PMP 配置段，可以将 PMP 配置寄存器的 A 字段设置为 00：

li t1, 0x0        # 设置 pmpcfg0，A 字段为 OFF 模式
csrw pmpcfg0, t1  # 将 t1 寄存器的值写入 pmpcfg0 寄存器

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PMA（Physical Memory Attributes）
PMA 是用于描述物理内存属性的机制。PMA 通常由硬件实现，用于描述内存的类型和特性。
硬件层面的设计，一般是不可以改的。

PMP 和 PMA 的相互关系

1. PMP：主要用于动态配置和管理内存保护区域，控制内存的读、写和执行权限。PMP 允许在运行时根据需要调整内存保护。
2. PMA：用于描述物理内存的特性，通常在系统启动时配置，并在运行时保持不变。

是否会冲突
PMP 和 PMA 通常不会直接冲突，PMP 和 PMA 的配置需要协同工作，以确保系统的正常运行。

1. 如果 PMA 配置某个内存区域为只读，而 PMP 配置允许写入，那么实际访问时将受到 PMA 的限制，写入操作将被禁止。
2. 如果 PMP 配置某个内存区域为不可执行，而 PMA 配置允许执行，那么实际访问时将受到 PMP 的限制，执行操作将被禁止。