VirtualAlloc和VirtualCopy的蕴含知识点

来源:互联网 发布:python金融大数据分析 编辑:程序博客网 时间:2024/04/29 13:10
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1.VirtualAlloc用来在进程的虚拟地址空间中保留(reserve)或者提交(commit)页。在保留时以64KB为粒度,即保留空间以64K为单位。而提交虚拟地址时,则以页(典型大小为4KB)为单位。

2.VirtualCopy用来绑定一块物理内存到当前进程虚拟地址空间。参数里的lpvSrc既可以是内核段的虚拟地址也可以是物理地址(用page_physical来标记)。同时要注意lpvSrc的右移与否。

3.使用VirtualAlloc要包含Winbase.h;使用VirtualCopy时要包含plfuncs.h.两者都要链接coredll.lib. 

4.在CE5.0之前,使用VirtualAlloc获得的虚拟地址空间分为两种情形:
(1)大小在2MB以下时,位于调用进程的虚拟空间中;
(2)大小大于2MB时,位于用户态的共享地址空间内(0x42000000-0x7E000000 ) 

关于VirtualCopy函数中lpvSrc参数的设定,我有一个问题一直想不明白。 
问题是,lpvSrc何时需要右移8位? 

我有下面理解,希望指教。 
1. 如果copy的物理地址在512M范围内,那么由于静态映射的存在,lpvSrc可以为静态映射的虚拟地址,也可以为物理地址。采用后者需要指定page_physical,同时lpvSrc右移8位。 
2. 如果copy的物理地址在512M范围外,那么由于微软的如下规定“ 
VirtualCopy also supports the PAGE_PHYSICAL flag. You must set this flag when you are mapping physical memory that resides beyond 512 MB, that is, physical memory with an address above 0x1FFFFFFF.” 
lpvSrc只能为物理地址,同时需要右移。 

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可以简单认为,只要设置了PAGE_PHYSICAL 为真,那么就需要把lpvSrc右移8位


wince下的地址映射知识点滴

1.如果是在bootloader中打开MMU之前,程序访问设备寄存器,可以直接操作物理地址,无需虚实映射。

2.wince启动后,硬件上ARM和X86体系的处理器启动了MMU,操作系统只能访问到虚拟地址,不能直接操作物理内存了。但是如果是X86的CPU,由于它的外设I/O端口和存储器空间分开编址,可以直接嵌入汇编或者使用宏read_port_xxx,write_port_xxx来读写设备寄存器的物理地址。

3.wince软件结构里对应MMU的是一个名为OEMAddressTable的数据结构(源文件oeminit.asm中),其中建立了物理地址和虚拟地址的静态映射关系,也可以在其中改动系统所能识别物理内存的大小,以支持大内存。

4.我们也可以在wince启动后调用CreateStaticMapping和NKCreateStaticMapping来实现OEMAddressTable中的这种物理地址和虚拟地址的静态映射关系。

5.建立了静态映射关系的虚拟地址只能由内核模式下的程序来操作,例如 ISR。除非你在定制系统时,选择了full kernal mode,使所有程序都运行在完全内核模式下,这将导致系统不稳定。

6.如果要在驱动程序中访问设备寄存器,必须建立动态虚拟地址映射,可以调用MmmapIoSpace函数来实现,或者通过VirtualAlloc和VirtualCopy函数来实现。其实MmmapIoSpace内部就调用了后者。

7.在驱动中访问虚拟地址时,必须是非缓存段(位于0xA0000000 到 0xBFFFFFFF )。

8.使用VirtualCopy函数映射物理内存时,其lpvSrc参数必须右移8位,且相应的fdwProtect参数必须带page_physical。

9.如果是ARM体系的处理器,访问挂在系统总线上的设备寄存器前,必须先把总线地址转化成CPU的地址,通过HalTranslateBusAddress实现两种物理地址的变换,然后再调用MmmapIoSpace函数作虚实地址的转换。
  wince5.0下可以使用CreateBusAccessHandle(总线注册表路径)+BusTransBusAddrToVirtual来实现总线物理地址到系统虚拟地址的直接变换。 

posted on 2007

Windows CE引入了虚拟内存机制管理多达4G的虚拟内存,最大支持512MB的物理内存.不同的CPU内存管理方法不同。对于MIPS和SHX系列CPU来说,地址映射是由CPU完成的,CE内核可以直接访问512MB的物理内存。对于x86系列和ARM系列的CPU来说,在内核启动过程中它会将现有物理内存地址全部映射到0x8000 0000以上的虚拟地址空间中供内核以后使用,这个虚实映射机制软件上通过OEMAddressTable实现,硬件上要求具备MMU.
      参考microsun的文章:  
       "WINCE的内存(包括SDRAM及FLASH)的配置包含两个方面:源代码(包括C和汇编)中的定义,及系统配置文件CONFIG.BIB中的定义。源代码中需要定义内存的物理及虚拟地址,大小,并初始化名为OEMAddressTable的结构数组,以告知系统物理地址与虚拟地址的对应关系,系统根据其设置生成MMU页表。而CONFIG.BIB中一般会将内存定义成不同的段,各段用作不同的用途。"
         我的理解是在*.h文件中声明各虚拟地址,比如用到的寄存器结构体.在虚实地址映射文件(如ARM下的map.a)的OEMAddressTable中建立虚实地址的静态映射关系,包括RAM,FLASH各部分存储空间. (OS启动后所能够识别的物理内存). 接着在config.bib的MEMORY段(参考HELP里的Memory Section)把RAM映射后的虚拟地址进行分段,比如NK的大小,各种外设缓冲区的保留等.(注意这里是虚拟地址的划分,必须建立在映射基础上)  这种静态的虚拟地址只能够由内核层访问,如果在APP中访问,还必须建立动态映射.
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对外设进行 I/O 操作实际上也就是读写外设的寄存器,而我们通常使用的X86或者ARM处理器在硬件上决定了wince系统启动后,无法直接访问物理地址,因此需要做一些工作来实现I/O操作.


首先要理解 windows CE 下的地址映射机制。 wince有两种地址:物理地址和虚拟地址.不同架构的 CPU 硬件上的区别导致地址映射也不同。MIPS和SH x 处理器,不采用MMU,直接在CPU和内核里定义 1G 的物理地址;而X86和ARM带有 MMU 单元,在 OEMAddressTable 中定义物理地址到虚拟地址间的映射关系或者是OS启动后调用 CreateStaticMapping  NKCreateStaticMapping 来实现从虚拟地址到物理地址的静态映射.经过静态映射的地址,可以由操作系统内核用于 ISR 访问设备。如果我们要在应用程序中访问外设,必须在物理地址和虚拟地址间建立动态映射关系,我们可以使用 VirtualAlloc  VirtualCopy (或者直接调用MmmapIoSpace 函数)来实现。


其次,如果是操作通过总线挂接的 I/O 或者存储器,必须先把总线地址转化成 CPU 上的系统地址,再做物理地址到虚拟地址的映射。这里需要查 CPU  Datasheet ,找出所要操作的I/O地址.先调用 HALTranslateBusAddress( )把总线地址转化成CPU上的系统地址, 再调用 MmmapIoSpace 函数实现虚实映射;也可以使用TransBusAddrToVirtual ()直接把总线上的地址转化成系统的虚拟地址。


第三,在一般的应用程序中访问 I/O 是访问它的缓存段虚拟地址,而驱动中必须访问无缓存段虚拟地址。简单来说无缓存段虚拟地址 = 缓存段虚拟地址 +0x20000000  
    总结起来,如果是 wince 内核(如HAL)访问外部 I/O ,只需要在 OEMAddressTable 中定义物理地址到虚拟地址间的映射关系就可以了;
如果是应用程序或者驱动要访问
 I/O 
要做的工作包括:
 
1 。在 CPU 物理地址和虚拟地址间做一个动态映射,
 2 。对虚拟地址进行操作。 

C#如何调用VirtualAlloc()和VirtualCopy()函数?
在程序前面加上: #include<window.h> 
这样声明: 
public static class API 


[DllImport( "Kernel32.dll", CharSet = CharSet.Ansi, EntryPoint = "VirtualAlloc" )] 
public static extern IntPtr VirtualAlloc( 
IntPtr lpAddress, 
uint dwSize, 
uint flAllocationType, 
uint flProtect ); 


[DllImport( "Coredll.dll", CharSet = CharSet.Ansi, EntryPoint = "VirtualCopy" )] 
public static extern bool VirtualCopy( 
IntPtr lpvDest, 
IntPtr lpvSrc, 
uint cbSize, 
uint fdwProtect ); 




X86ARM架构的CPU,wince访问系统内存的方法随程序所属模式层次的不同而有所区别.
  1.
在系统内核模式下(kernel mode),在OAL层访问,只需要在OEMAddressTable 中做静态的虚实地址映射就可以了.例如X86架构的映射表格式如下:
   ; OEMAddressTable defines the mapping between Physical and Virtual Address  // 
定义4GB的虚拟地址和512MB存储的映射关系
   ;   o MUST be in a READONLY Section
   ;   o First Entry MUST be RAM, mapping from 0x80000000 -> 0x00000000
   ;   o each entry is of the format ( VA, PA, cbSize )
   ;   o cbSize must be multiple of 4M
   ;   o last entry must be (0, 0, 0)
   ;   o must have at least one non-zero entry
   ; RAM 0x80000000 -> 0x00000000, size 64M       //
把物理地址为0x00000000映射到虚拟地址为 0x80000000 
   dd  80000000h,    0,   04000000h
   ; FLASH and other memory, if any
   ; dd  FlashVA,      FlashPA,    FlashSize
   ; Last entry, all zeros
   dd  0   0   0
2.
在驱动或应用程序(user mode)中访问RAM,既可以通过OEMAddressTable+VirtualCopy方式,也可以直接用MmMapIoSpace函数建立物理地址到当前进程虚拟地址的映射关系.
经过OEMAddressTable,实现的只是CPU物理地址到OS内核层虚拟地址的一次映射,如果需要在普通的应用程序中访问内存,还要再用VirtuaAlloc+VirtualCopy做一个内核到当前进程的二次映射(有一种情况例外,就是你的OS被配置成Full Kernel Mode,这时任何应用程序都可以访问OS内核地址).
     
简单说明几个关键函数:
     VirtualAlloc
用于在当前进程的虚拟地址空间中保留或者提交空间,在保留时以64KB为单位,提交时以4KB为单位。其函数原型为


 LPVOID VirtualAlloc(


 LPVOID lpAddress,  // 分配虚拟地址的起始指针


 DWORD dwSize    // 大小,以字节为单位


 DWORD flAllocationType, // 类型,设为MEM_RESERVE


 DWORD flProtect    // 存取保护,设为PAGE_NOACCESS


);


 VirtualCopy 用来绑定物理地址到静态映射虚拟地址:


 BOOL VirtualCopy(


 LPVOID lpvDest        // 虚拟目的地址指针,接受VirtualAlloc的返回值


 LPVOID lpvSrc        // 源物理地址指针


 DWORD cbSize         // 大小必须与虚拟地址相同


 DWORD fdwProtect  // 存取保护类型


);


这里需要注意的是 fdwProtect 参数。如果是驱动程序访问,需要设置为 PAGE_NOCACHE ,以访问无缓存段虚拟地址。如果映射的物理地址范围在 0x1FFFFFFF 之上,必须使用PAGE_PHYSICAL ,此时必须把 lpvSrc 右移八位,实现地址对齐。(这是由内核中 VirtualCopy 的实现决定的,在那个函数中会判断如果是 PAGE_PHYSICAL 就将 PHYSADDR 左移 8 位移回来,源代码位于 private/winceos/coreos/nk/kernel 目录下的virtmem.c中的DoVirtualCopy 


     MmMapIoSpace 用来把物理地址直接映射到与进程无关的虚拟地址上。函数原型为


 PVOID MmMapIoSpace(


 PHYSICAL_ADDRESS PhysicalAddress,


 ULONG NumberOfBytes,


 BOOLEAN CacheEnable


);


  一个使用 VirtualAlloc+Copy 的例子:把物理地址为0x10000000 的单元映射到虚拟地址空间中。


#include <windows.h>


 


#define PHYSADDR ((PVOID)0x10000000)


// PHYSADDR is the physical address of the peripheral


// registers


 


#define SIZE (4800*4)


 


LPVOID lpv;


BOOL bRet;


 


lpv = VirtualAlloc(0, SIZE, MEM_RESERVE, PAGE_NOACCESS);


// For a user mode driver, always leave the first


// parameter 0 and use only the flags MEM_RESERVE


// and PAGE_NOACCESS Check the return value: lpv == 0


// is an error


 


printf(TEXT("VirtualAlloc reservation @%8.8lx\r\n"), lpv);


bRet = VirtualCopy(lpv, PHYSADDR>>8, SIZE, PAGE_READWRITE | PAGE_NOCACHE | PAGE_PHYSICAL);


// The lpv parameter is the virtual address returned


// by VirtualAlloc().


// Always use PAGE_NOCACHE */



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