最近 RISCV のエミュレータを書いているのだが、その時に riscv-tests (https://github.com/riscv/riscv-tests) メモリマップを調べたのでメモ。

手元で使っている riscv-tests は数か月以上前にチェックアウトしたものなので、今は変わっているかもしれない。

物理アドレス空間

アドレスは RV32 のもので、RV64 では符号拡張したアドレスが使われる。

アドレス	サイズ	名称	備考
0x80000000	0x80000000	RAM
0x80001000	0x4	tohost	riscv-tests の一部では、アドレスの下位 16 bit が 0x2000 / 0x3000 になる

カーネル論理アドレス空間

VM 有効のテストにおける、カーネルアドレス空間。

RV32

アドレス	サイズ	内容	備考
0xffc00000	0x400000	RAM
0xffc01000	0x4	tohost	一部のテストでは、アドレスの下位 16 bit が 0x2000 / 0x3000 になる

RV64

アドレス	サイズ	内容	備考
0xffffffff_ffe00000	0x200000	RAM
0xffffffff_ffe01000	0x4?	tohost	一部のテストでは、アドレスの下位 16 bit が 0x2000 / 0x3000 になる

ユーザー論理アドレス空間

VM 有効のテストにおける、ユーザー論理アドレス空間。

RV32

アドレス	サイズ	内容	備考
0x00000000	0x400000	RAM
0x00001000	0x4	tohost	riscv-tests の一部では、アドレスの下位 16 bit が 0x2000 / 0x3000 になる

RV64

アドレス	サイズ	内容	備考
0x00000000_00000000	0x200000	RAM
0x00000000_00001000	0x4?	tohost	riscv-tests の一部では、アドレスの下位 16 bit が 0x2000 / 0x3000 になる

ソースコード

アドレス変換は以下のマクロで行われる。uva2kva の引数が pa でややこしいけど、たぶん引数は uva が正しいのだと解釈。
ソースコードはいつぞやの https://github.com/riscv/riscv-tests からの引用だが、コメントは自分で入れている。

// vm.c
#define pa2kva(pa) ((void*)(pa) - DRAM_BASE - MEGAPAGE_SIZE)
#define uva2kva(pa) ((void*)(pa) - MEGAPAGE_SIZE) // i.e. uva = kva + MEGAPAGE_SIZE

DRAM_BASE, MEGAPAGE_SIZE の値を当てはめると以下のようになる。

// encoding.h

// RV32
#define pa2kva(pa) ((void*)(pa) - 0x80400000)
#define uva2kva(pa) ((void*)(pa) - 0x400000)

// RV64
#define pa2kva(pa) ((void*)(pa) - 0x80200000)
#define uva2kva(pa) ((void*)(pa) - 0x200000)

DRAM_BASE, MEGAPAGE_SIZE の定義は以下の通り。

// riscv_test.h
#define DRAM_BASE          0x80000000

// riscv_test.h
#if __riscv_xlen == 64
# define MSTATUS_SD MSTATUS64_SD
# define SSTATUS_SD SSTATUS64_SD
# define RISCV_PGLEVEL_BITS 9
# define SATP_MODE SATP64_MODE
#else
# define MSTATUS_SD MSTATUS32_SD
# define SSTATUS_SD SSTATUS32_SD
# define RISCV_PGLEVEL_BITS 10
# define SATP_MODE SATP32_MODE
#endif

// riscv_test.h
#define PGSHIFT 12
#define PGSIZE (1UL << PGSHIFT) // 0x1000

// riscv_test.h
#define PTES_PER_PT (1UL << RISCV_PGLEVEL_BITS) // RV32: 0x400, RV64:0x200
#define MEGAPAGE_SIZE (PTES_PER_PT * PGSIZE) // RV32: 0x400000 (4MB), RV64: 0x200000 (2MB)

ページテーブル

ページテーブルは以下のように定義されている。

#define l1pt pt[0]
#define user_l2pt pt[1]
#if __riscv_xlen == 64
# define NPT 4
#define kernel_l2pt pt[2]
# define user_l3pt pt[3]
#else
# define NPT 2
# define user_l3pt user_l2pt
#endif
pte_t pt[NPT][PTES_PER_PT] __attribute__((aligned(PGSIZE)));


// PTES_PER_PT is (RV32: 0x400, RV64:0x200)
// NPT is (RV32: 2, RV64:4)
// sizeof(pte_t) is (RV32: 4, RV64: 8)
// sizeof(pt[0]) is (RV32: 0x1000, RV64: 0x1000)
// sizeof(pt) is (RV32: 0x2000, RV64: 0x4000)

ページテーブルは2次元配列 pt であるが、これはアドレスがコードで指定されているわけではない（リンカスクリプトでも指定されていないようだ）。
リンカが決定するのだと思われる。

参考までに、先日 rv64ui-v-add を動かしたときは以下のようになっていた。

	物理アドレス
pt	0x80004000
l1pt	0x80004000
user_l2pt	0x80005000
kernel_l2pt	0x80006000
user_l3pt	0x80007000