关于mips结构中地址窗口的分析(基于loongson3A平台)

loongson3A(MIPS)地址窗口的使用

总的路线图：

cpu->tlb-xbar1-xbar2-mem           |   |__HT--2Htlb：  代表mmuxbar1：第一级交叉开关xbar2：第二级交叉考官HT：   总线一种2H：   cpu

总概述：
这是loongson3a2h开发板的路线图，其中2H(CPU)是作为桥片使用的。
当CPU访问2H上的一个寄存器时，首先给出寄存器的地址，然后通过tlb映射变为物理地址，之后通过窗口1，在3A上每个窗口作为主端口都有7个从端口可以选择(有些CPU没有这么多从端口，默认就不使用没有的从端口)，这时选中HT总线，HT总线和2H相连接，之后到2H后在经过2H的HT和窗口就到了寄存器了。

说明一下：

这里一共分为三篇，第一篇讲解窗口的使用，第二篇讲解tlb的地址映射，第三篇讲解地址经过HT到2H的变换过程。
本节主要讲解窗口，其他的另外讲解。

废话不多说，开始。

首先s说或相关的硬件：
loongson3A的路由主要通过系统的两级交叉开关(xbar)实现。每个XBAR都有8个Master端口和8个Slave端口，每个Master端口有8个地址窗口，每个地址窗口由Base,Mask,Mmap三个64位寄存器组成。

窗口命中公式：(in_addr & mask) == base新地址换算公式：out_Addr = (in_addr & ~mask) | {mmap[63:10],10'h0}

xbar1的寄存器，列举一部分，其他的相似。

xbar2寄存器：

看一下在CPU总的架构图中xbar的作用：

图中连接4个cpu核，以及2级cache和HT的就是xbar1.也就是level-1作为第一级交叉开关，采用6X6的模式，用于连接四个CPU（作为主设备），4个二级cache（作为从设备），一级两个IO端口（HT。每个端口使用一个master和一个slave）。
二级xbar，也就是xbar2用于连接二级cache和内存，配置寄存器以及LPC。其中二级cache作为主设备，两个DDR内存控制器，低速IO（包含pci，LPC，SPI），以及芯片内部控制寄存器模块为从设备。
宗的架构图就是这样。(刚开始可能不明白，可以多看几次)。

其中mmap作为通过窗口以后的基地址，其还有别的作用，就是0-2用作选择从端口，位4，位5，位7表示窗口的读写使能属性。
如图看一下xbar1对从端口的选择

以及xbar2对从端口的选择：

下面是打印出来loongson3Acpu中xbar1寄存器的值：

一级xbar有8个master窗口分别是win0 win1 win2 win4 east south west north八个窗口。

这是win0-3：

这是另外4个：

这里列举出来win0窗口的值，咱们举例时使用：

然后举一个例子来说一下地址的过程：
如CPU要访问一个0x2200-0000的地址。

第一步：cpu要访问这个地址，首先0x2200-0000这是位于用户空间的一段地址，访问这些地址必须使用tlb，这是通过tlb映射，发现有这个表项，映射出来的物理地址是0x2000-0000（这是代码这么配置的，方便程序员进行开发）

第二步：此时已经得到了物理地址0x2000-0000，然后要通过窗口，看看能否命中，如果命中就可以继续访问，如果没有命令就访问失败。这里以win0的窗口进行举例。根据公式：
窗口命中公式：(in_addr & mask) == base
新地址换算公式：out_Addr = (in_addr & ~mask) | {mmap[63:10],10'h0}
咱们首先怎么能命中那个窗口。

第三步：命中窗口计算。
从第一个窗口开始计算：
0x2200-0000 & 0xff00-0000 = 0x2200-0000
得到0x2000-0000！=0x1b00-0000(win_base0），也就是没有命中第一个窗口。
接下来接着这个方法计算下去，
得到命中了win_base4窗口。

第四步：输出地址计算：
out_Addr = (in_addr & ~mask) | {mmap[63:10],10'h0}
     =(0x2200-0000 & (~0xf000-0000) | {0x0000-0e00-0000-0000}
     =0x0000-0e00-0200-0000

第五步：选择那个从端口
    根据mmap[0-2]=7，得到选择的从端口时HT1.而且根据mmap[4,5,7]得到选中的从端口可读可写，且使能

第六步：此时地址0x0000-0e00-0200-0000就发送到HT1总线上，进行访问。


到这里端口的使用就到这里，虽然复杂了一些，但是使用起来更方便了。通过对窗口配置，地址的使用也更加灵活。