处理器中物理内存保护机制的实现方法及装置与流程

技术特征：
1.一种处理器中物理内存保护机制的实现方法，其特征是，所述方法包括：根据取指令或者数据存取的访问指令计算指令或者数据的第一虚拟地址；根据所述第一虚拟地址查询翻译后备缓冲器，获取查询结果；如果所述查询结果为未命中所述翻译后备缓冲器，则通过页表遍历部件根据所述第一虚拟地址进行物理地址翻译及物理内存保护机制检查，获取翻译结果，将所述翻译结果返回所述翻译后备缓冲器，重新查询所述翻译后备缓冲器；如果所述查询结果为命中所述翻译后备缓冲器，则获取翻译后的物理地址以及对应的访问权限信息；根据翻译后的物理地址和对应的访问权限信息执行所述访问指令；其中，所述根据所述第一虚拟地址查询翻译后备缓冲器，获取查询结果，包括：根据所述第一虚拟地址查询所述翻译后备缓冲器的所有页表项，所述页表项增加是否微小页面的标志，以及存储微小页面在4kb页面内的起始地址和末尾地址；如果查找到所述翻译后备缓冲器中有一个页表项的虚拟地址与所述第一虚拟地址相同，且所述页表项有效，则确定所述查询结果为所述第一虚拟地址命中所述翻译后备缓冲器；否则确定所述查询结果为未命中所述翻译后备缓冲器。2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述通过页表遍历部件根据所述第一虚拟地址进行物理地址翻译及物理内存保护机制检查，获取翻译结果，包括：将所述第一虚拟地址发送给所述页表遍历部件；通过所述页表遍历部件根据所述第一虚拟地址获取经过虚实地址转换后的第一页面的物理页面地址和第一页面属性；根据所述物理页面地址和所述页面属性获取所述第一虚拟地址经虚实地址转换后的物理地址，并对所述物理地址进行物理内存保护机制匹配检查，获取所述翻译结果。3.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述通过所述页表遍历部件根据所述第一虚拟地址获取经过虚实地址转换后的第一页面的物理页面地址和第一页面属性，包括：根据所述第一虚拟地址获取第一级页表项的物理地址，并进行物理内存保护机制检查，获取第一级表项的信息；根据所述第一级表项的信息获取到下一级表项的物理地址，经过物理内存保护机制检查，获取下一级表项的信息；根据所述下一级表项的信息获取到再下一级表项的物理地址，循环直到获取叶子表项；根据所述叶子表项的页表级数获得所述叶子表项对应的所述第一页面的页面大小，从所述叶子表项中获得所述第一虚拟地址对应所述第一页面的物理页面地址和所述第一页面属性。4.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述对所述物理地址进行物理内存保护机制匹配检查，获取所述翻译结果，包括：如果与所述物理地址匹配的物理内存保护区域完全覆盖了所述第一页面，则将所述第一页面属性与所述物理内存保护区域的属性合并，根据合并后的属性更新所述第一页面属性；如果所述第一页面的页面大小为4kb，且与所述物理地址匹配的物理内存保护区域部
分覆盖所述第一页面，则获取所述物理地址所在的页面部分区域的起始地址和末尾地址以及与所述页面部分区域对应的第二页面属性；如果所述第一页面的页面大小大于4kb，且未被与所述物理地址匹配的物理内存保护区域完全覆盖，则对所述第一页面进行降级，获取包括所述物理地址的4kb大小的第二页面，根据所述第二页面与匹配的物理内存保护区域的重叠情况获取与所述第二页面对应的第三页面属性；如果所述第一页面未与任一物理内存保护区域有重叠，则确定所述翻译结果即为所述第一页面的物理页面地址和所述第一页面属性。5.如权利要求4所述的方法，其特征是，所述获取所述物理地址所在的页面部分区域的起始地址和末尾地址以及与所述页面部分区域对应的第二页面属性，包括：如果所述物理地址所在的页面部分区域在所述物理内存保护区域中，则获取所述页面部分区域的起始地址和末尾地址，将所述第一页面属性与所述物理内存保护区域的属性合并，并确定所述第二页面属性为合并后的属性；如果所述物理地址所在的页面部分区域不在所述物理内存保护区域中，则获取所述页面部分区域的起始地址和末尾地址，确定所述第二页面属性与所述第一页面属性相同。6.如权利要求4所述的方法，其特征是，所述翻译结果包括：虚实转换是否有效的信息；未发生降级的第一页面或者降级后的第二页面的物理地址、虚拟地址以及页面大小；页面属性；是否为页面部分区域的信息；页面部分区域的起始地址和末尾地址。7.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述获取翻译后的物理地址以及对应的访问权限信息，包括：根据翻译后备缓冲器页表项中的物理地址和页面大小，结合所述第一虚拟地址，获取翻译后的所述物理地址；如果所述翻译后备缓冲器页表项指示为微小页面，则根据所述物理地址进行微小页面匹配，并根据匹配结果获取所述物理地址所在页面的页面属性，作为与所述物理地址对应的所述访问权限信息；否则直接获取翻译后备缓冲器页表项中记录的所述物理地址所在页面的页面属性，作为与所述物理地址对应的所述访问权限信息。8.一种处理器中物理内存保护机制的实现装置，其特征是，所述装置包括：虚拟地址计算单元，用于根据取指令或者数据存取的访问指令计算指令或者数据的第一虚拟地址；tlb查询单元，用于根据所述第一虚拟地址查询翻译后备缓冲器，获取查询结果；其中，根据所述第一虚拟地址查询所述翻译后备缓冲器的所有页表项，所述页表项增加是否微小页面的标志，以及存储微小页面在4kb页面内的起始地址和末尾地址；如果查找到所述翻译后备缓冲器中有一个页表项的虚拟地址与所述第一虚拟地址相同，且所述页表项有效，则确定所述查询结果为所述第一虚拟地址命中所述翻译后备缓冲器；否则确定所述查询结果为未命中所述翻译后备缓冲器；
未命中处理单元，用于如果所述查询结果为未命中所述翻译后备缓冲器，则通过页表遍历部件根据所述第一虚拟地址进行物理地址翻译及物理内存保护机制检查，获取翻译结果，将所述翻译结果返回所述翻译后备缓冲器，重新查询所述翻译后备缓冲器；命中处理单元，用于如果所述查询结果为命中所述翻译后备缓冲器，则获取翻译后的物理地址以及对应的访问权限信息；指令执行单元，用于根据翻译后的物理地址和对应的访问权限信息执行所述访问指令。9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的方法。

技术总结
本发明一个或多个实施例提供一种处理器中物理内存保护机制的实现方法及装置，包括：根据取指令或者数据存取的访问指令计算指令或者数据的第一虚拟地址；根据第一虚拟地址查询翻译后备缓冲器，获取查询结果；如果查询结果为未命中翻译后备缓冲器，则通过页表查找部件根据第一虚拟地址进行物理地址翻译及物理内存保护机制检查，获取翻译结果，将翻译结果返回翻译后备缓冲器，重新查询翻译后备缓冲器；如果查询结果为命中翻译后备缓冲器，则获取翻译后的物理地址以及对应的访问权限信息；根据翻译后的物理地址和对应的访问权限信息执行访问指令。本发明能够减少指令执行路径上PMP查询带来的延迟，降低了功耗。降低了功耗。降低了功耗。


技术研发人员：施军 叶晨
受保护的技术使用者：超验信息科技（长沙）有限公司
技术研发日：2021.11.02
技术公布日：2021/11/30