【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及芯片設計，特別涉及一種適用于siov虛擬化設備的高速iommu電路。
技術介紹
1、隨著虛擬化技術的發展，siov（scable?i/o?virtualization）虛擬化已經成為虛擬化發展的一個重要方向。io設備為了支持siov虛擬化功能，需要以passid為單位將虛擬地址轉換為物理地址，iommu（input/output?memory?management?unit，輸入輸出內存管理單元）作為實現io設備虛擬地址與物理地址轉換的電路，其需要支持以passid為單位的虛擬地址與物理地址之間的轉換。
2、不同應用場景下，系統對訪存頁面大小需求不同，因此iommu為了滿足系統對多種頁面大小的需求，iommu需要支持多種頁面大小的代換需求。
3、iommu的代換性能會影響io設備的訪存速度，為了提高io設備的訪存速度，iommu需要支持tlb的功能，以實現快速的地址代換，同時也需要集成頁表cache，減少訪存頻率，以加快查表速度。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種適用于siov虛擬化設備的高速iommu電路，以解決
技術介紹
中的問題。
2、為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種適用于siov虛擬化設備的高速iommu電路，支持虛擬化設備的虛擬地址與物理地址的轉換，主要包括csr配置模塊、代換處理模塊、頁式代換模塊，pcache、tlb模塊，訪存接口模塊；其中tlb模塊包括pagetlb和pdtlb；pcache為頁高速
3、所述csr配置模塊主要負責對iommu電路進行配置；
4、所述代換處理模塊接收代換請求和返回代換響應，并對代換請求進行檢查；
5、所述頁式代換模塊讀取pagetlb、pdtlb、和pcache的數據，在頁式代換模塊缺失的情況下發起訪存請求；
6、所述訪存接口模塊主要負責向內存發送訪存請求；
7、所述pagetlb在命中的情況下，快速查詢到物理地址；所述pdtlb命中的情況下，快速查詢到一級頁表的基地址，進而加快頁表的查詢；
8、所述pcache主要用于緩存一級頁表、二級頁表和三級頁表，減少訪存的頻率，進而加快虛實地址代換。
9、在一種實施方式中，所述iommu電路需要以passid為單位進行地址代換，passid與外部的io設備的io事務相關聯，passid位寬為20位，不同設計根據實際需求設置passid位寬；passid為進程地址空間標識符號。
10、在一種實施方式中，所述iommu電路采用頁式代換，頁式代換采用五級頁式管理的方式，分別由一級pasid表、二級pasid表、一級頁表、二級頁表和三級頁表組成；
11、一級pasid表、二級pasid表的索引為passid，一級頁表、二級頁表和三級頁表的索引為設備虛擬地址；
12、一級pasid表的表項包含二級pasid表的基址；二級pasid表的表項包含一級頁表的基址；一級頁表的表項包含二級頁表的基址，二級頁表的表項包含三級頁表的基址；三級頁表的表項包含物理頁表項。
13、在一種實施方式中，所述代換請求的虛擬地址位寬為64位，其中[61:42]為passid；[41:0]為設備虛擬地址，[63:62]根據實際情況設置相應的含義；其中pasid[19:10]為一級pasid的索引，一級pasid的基地址由系統寄存器的csr配置模塊產生；pasid[9:0]包含為二級pasid的索引；dva[41:32]為一級頁表的索引；dva[31:23]為二級頁表的索引；dva[22:13]為三級頁表的索引；dva[12:0]為頁內偏移。
14、在一種實施方式中，所述五級頁式查表流程如下：
15、（1）使用“pasid表基地址”加上pasid[19:10]形成地址，訪問“一級pasid表”，得到“二級pasid表基地址”；
16、（2）使用“二級pasid表基地址”加上pasid[9:0]形成地址，訪問“二級pasid表”，得到“一級頁表基地址”；
17、（3）使用“一級頁表基地址”加上dva[41:32]形成地址，訪問“一級頁表”，得到“二級頁表基地址”；
18、（4）使用“二級頁表基地址”加上dva[31:32]形成地址，訪問“二級頁表”，得到“三級頁表基地址”；
19、（5）使用“三級頁表基地址”加上dva[22:13]形成地址，訪問“二級頁表”，得到“物理頁表項”。
20、在一種實施方式中，所述iommu電路的工作流程如下：在iommu電路進行虛實地址代換之前，通過csr配置模塊對iommu電路進行配置；在配置完成后，代換處理模塊接收代換請求，對代換請求進行檢查，對于符合要求的代換請求發向頁式代換模塊；頁式代換模塊首先查詢pagetlb，一旦pagetlb命中，應用引擎返回代換響應，若pagetlb缺失，需要查詢pdtlb；pdtlb命中后，進一步查詢pcache才能獲取物理地址，若pdtlb缺失則需要進入五級頁式管理，首先發起訪存請求，讀取內存中的一級pasid表和二級pasid表；pasid表讀取完成后，查詢pcache中的一級頁表、二級頁表和三級頁表，查詢pcache命中，向應用引擎返回代換響應，若pcache缺失，需要發起訪存請求，從外部的內存memory中讀取相應的內容，并向應用引擎返回代換響應。
21、在一種實施方式中，所述iommu電路支持多種頁面大小，一級頁表支持的頁面大小為8gb；二級頁表支持的大小為512mb或8mb；三級頁表支持的頁面大小為8kb，不同設計根據實際需求設置頁面大小。
22、本專利技術提供的一種適用于siov虛擬化設備的高速iommu電路，滿足io設備siov虛擬化功能、支持多種頁面大小和高速虛實地址代換的需求。
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1.一種適用于SIOV虛擬化設備的高速IOMMU電路，其特征在于，支持虛擬化設備的虛擬地址與物理地址的轉換，主要包括CSR配置模塊、代換處理模塊、頁式代換模塊，PCACHE、TLB模塊，訪存接口模塊；其中TLB模塊包括PAGETLB和PDTLB；PCACHE為頁高速緩沖存儲器；TLB為快表；PAGETLB為頁表的快表；PDTLB為設備表的快表；
2.如權利要求1所述的適用于SIOV虛擬化設備的高速IOMMU電路，其特征在于，所述IOMMU電路需要以PASSID為單位進行地址代換，PASSID與外部的IO設備的IO事務相關聯，PASSID位寬為20位，不同設計根據實際需求設置PASSID位寬；PASSID為進程地址空間標識符號。
3.如權利要求1所述的適用于SIOV虛擬化設備的高速IOMMU電路，其特征在于，所述IOMMU電路采用頁式代換，頁式代換采用五級頁式管理的方式，分別由一級PASID表、二級PASID表、一級頁表、二級頁表和三級頁表組成；
4.如權利要求3所述的適用于SIOV虛擬化設備的高速IOMMU電路，其特征在于，所述代換請求的虛擬地
5.如權利要求4所述的適用于SIOV虛擬化設備的高速IOMMU電路，其特征在于，所述五級頁式查表流程如下：
6.如權利要求5所述的適用于SIOV虛擬化設備的高速IOMMU電路，其特征在于，所述IOMMU電路的工作流程如下：在IOMMU電路進行虛實地址代換之前，通過CSR配置模塊對IOMMU電路進行配置；在配置完成后，代換處理模塊接收代換請求，對代換請求進行檢查，對于符合要求的代換請求發向頁式代換模塊；頁式代換模塊首先查詢PAGETLB，一旦PAGETLB命中，應用引擎返回代換響應，若PAGETLB缺失，需要查詢PDTLB；PDTLB命中后，進一步查詢PCACHE才能獲取物理地址，若PDTLB缺失則需要進入五級頁式管理，首先發起訪存請求，讀取內存中的一級PASID表和二級PASID表；PASID表讀取完成后，查詢PCACHE中的一級頁表、二級頁表和三級頁表，查詢PCACHE命中，向應用引擎返回代換響應，若PCACHE缺失，需要發起訪存請求，從外部的內存Memory中讀取相應的內容，并向應用引擎返回代換響應。
7.如權利要求1所述的適用于SIOV虛擬化設備的高速IOMMU電路，其特征在于，所述IOMMU電路支持多種頁面大小，一級頁表支持的頁面大小為8GB；二級頁表支持的大小為512MB或8MB；三級頁表支持的頁面大小為8KB，不同設計根據實際需求設置頁面大小。
...【技術特征摘要】
1.一種適用于siov虛擬化設備的高速iommu電路，其特征在于，支持虛擬化設備的虛擬地址與物理地址的轉換，主要包括csr配置模塊、代換處理模塊、頁式代換模塊，pcache、tlb模塊，訪存接口模塊；其中tlb模塊包括pagetlb和pdtlb；pcache為頁高速緩沖存儲器；tlb為快表；pagetlb為頁表的快表；pdtlb為設備表的快表；
2.如權利要求1所述的適用于siov虛擬化設備的高速iommu電路，其特征在于，所述iommu電路需要以passid為單位進行地址代換，passid與外部的io設備的io事務相關聯，passid位寬為20位，不同設計根據實際需求設置passid位寬；passid為進程地址空間標識符號。
3.如權利要求1所述的適用于siov虛擬化設備的高速iommu電路，其特征在于，所述iommu電路采用頁式代換，頁式代換采用五級頁式管理的方式，分別由一級pasid表、二級pasid表、一級頁表、二級頁表和三級頁表組成；
4.如權利要求3所述的適用于siov虛擬化設備的高速iommu電路，其特征在于，所述代換請求的虛擬地址位寬為64位，其中[61:42]為passid；[41:0]為設備虛擬地址，[63:62]根據實際情況設置相應的含義；其中pasid[19:10]為一級pasid的索引，一級pasid的基地址由系統寄存器的csr配置模塊產生；pasid[9:0]包含為二級pasid的索引；dva[41:32]為一級頁表的索引；dva...
【專利技術屬性】
技術研發人員：畢立強，王亞軍，趙達，張銳，劉帆，
申請(專利權)人：中電科申泰信息科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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