kern/include/ros/memlayout.h

   1 #ifndef ROS_INC_MEMLAYOUT_H
   2 #define ROS_INC_MEMLAYOUT_H
   3
   4 #ifndef __ASSEMBLER__
   5 #include <ros/common.h>
   6 #endif /* not __ASSEMBLER__ */
   7
   8 #include <ros/arch/mmu.h>
   9
  10 /*
  11  * This file contains definitions for memory management in our OS,
  12  * which are relevant to both the kernel and user-mode software.
  13  */
  14
  15 /*
  16  * Virtual memory map:                                Permissions
  17  *                                                    kernel/user
  18  *
  19  *    4 Gig -------->  +------------------------------+
  20  *                     |                              | RW/--
  21  *                     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  22  *                     :              .               :
  23  *                     :              .               :
  24  *                     :              .               :
  25  *                     |~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~| RW/--
  26  *                     |                              | RW/--
  27  *                     |   Remapped Physical Memory   | RW/--
  28  *                     |                              | RW/--
  29  *    KERNBASE ----->  +------------------------------+ 0xc0000000
  30  *                     |  Cur. Page Table (Kern. RW)  | RW/--  PTSIZE
  31  *    VPT,KSTACKTOP--> +------------------------------+ 0xbfc00000      --+
  32  *                     |         Kernel Stack         | RW/--  KSTKSIZE   |
  33  *                     | - - - - - - - - - - - - - - -|                 PTSIZE
  34  *                     |      Invalid Memory (*)      | --/--             |
  35  *    ULIM      ---->  +------------------------------+ 0xbf800000      --+
  36  *                     |  Cur. Page Table (User R-)   | R-/R-  PTSIZE
  37  *    UVPT      ---->  +------------------------------+ 0xbf400000      --+
  38  *                     | Unmapped (expandable region) |                   |
  39  *                     |                              | R-/R-            PTSIZE
  40  *                     |     Per-Process R/O Info     |                   |
  41  * UTOP, UINFO  ---->  +------------------------------+ 0xbf000000      --+
  42  *                     | Unmapped (expandable region) |                   |
  43  *                     |                              | RW/RW            PTSIZE
  44  *                     |     Per-Process R/W Data     |                   |
  45  *    UDATA     ---->  +------------------------------+ 0xbec00000      --+
  46  *                     |    Global Shared R/W Data    | RW/RW  PGSIZE
  47  * UXSTACKTOP,UGDATA ->+------------------------------+ 0xbebff000
  48  *                     |     User Exception Stack     | RW/RW  PGSIZE
  49  *                     +------------------------------+ 0xbebfe000
  50  *                     |       Empty Memory (*)       | --/--  PGSIZE
  51  *    USTACKTOP  --->  +------------------------------+ 0xbebfd000
  52  *                     |      Normal User Stack       | RW/RW  256*PGSIZE (1MB)
  53  *                     +------------------------------+ 0xbeafd000
  54  *                     |       Empty Memory (*)       | --/--  PGSIZE
  55  *    USTACKBOT  --->  +------------------------------+ 0xbeafc000
  56  *                     |                              |
  57  *                     |                              |
  58  *                     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  59  *                     .                              .
  60  *                     .                              .
  61  *                     .                              .
  62  *                     |~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~|
  63  *                     |     Program Data & Heap      |
  64  *    UTEXT -------->  +------------------------------+ 0x00800000
  65  *    PFTEMP ------->  |       Empty Memory (*)       |        PTSIZE
  66  *                     |                              |
  67  *    UTEMP -------->  +------------------------------+ 0x00400000      --+
  68  *                     |       Empty Memory (*)       |                   |
  69  *                     | - - - - - - - - - - - - - - -|                   |
  70  *                     |  User STAB Data (optional)   |                 PTSIZE
  71  *    USTABDATA ---->  +------------------------------+ 0x00200000        |
  72  *                     |       Empty Memory (*)       |                   |
  73  *    0 ------------>  +------------------------------+                 --+
  74  *
  75  * (*) Note: The kernel ensures that "Invalid Memory" (ULIM) is *never*
  76  *     mapped.  "Empty Memory" is normally unmapped, but user programs may
  77  *     map pages there if desired.  ROS user programs map pages temporarily
  78  *     at UTEMP.
  79  */
  80
  81
  82 // At IOPHYSMEM (640K) there is a 384K hole for I/O.  From the kernel,
  83 // IOPHYSMEM can be addressed at KERNBASE + IOPHYSMEM.  The hole ends
  84 // at physical address EXTPHYSMEM.
  85 #define IOPHYSMEM       0x0A0000
  86 #define VGAPHYSMEM      0x0A0000
  87 #define DEVPHYSMEM      0x0C0000
  88 #define BIOSPHYSMEM     0x0F0000
  89 #define EXTPHYSMEM      0x100000
  90
  91 // Virtual page table.  Entry PDX(VPT) in the PD contains a pointer to
  92 // the page directory itself, thereby turning the PD into a page table,
  93 // which maps all the PTEs containing the page mappings for the entire
  94 // virtual address space into that 4 Meg region starting at VPT.
  95 #define VPT             (KERNBASE - PTSIZE)
  96 #define KSTACKTOP       VPT
  97 #define KSTKSHIFT       (PGSHIFT+3)             // KSTKSIZE == 8*PGSIZE
  98 #define KSTKSIZE        (1 << KSTKSHIFT)        // size of a kernel stack
  99 #define ULIM            (KSTACKTOP - PTSIZE)
 100
 101 /*
 102  * User read-only mappings! Anything below here til UTOP are readonly to user.
 103  * They are global pages mapped in at env allocation time.
 104  */
 105
 106 // Same as VPT but read-only for users
 107 #define UVPT            (ULIM - PTSIZE)
 108
 109 /*
 110  * Top of user VM. User can manipulate VA from UTOP-1 and down!
 111  */
 112
 113 // Top of user-accessible VM
 114 #define UTOP            (UVPT - PTSIZE)
 115 // Read-only, per-process shared info structures
 116 #define UINFO           UTOP
 117
 118 // Read-write, per-process shared page for sending asynchronous
 119 // syscalls to the kernel
 120 #define UDATA    (UTOP - PTSIZE)
 121
 122 // Read-write, global page.  Shared by all processes.  Can't be trusted.
 123 #define UGDATA   (UDATA - PGSIZE)
 124
 125 // Top of one-page user exception stack
 126 #define UXSTACKTOP      UGDATA
 127 /* Limit of what is mmap()/munmap()-able */
 128 #define UMAPTOP UXSTACKTOP
 129 // Next page left invalid to guard against exception stack overflow; then:
 130 // Top of normal user stack
 131 #define USTACKTOP       (UXSTACKTOP - 2*PGSIZE)
 132 // Maximum stack depth preallocated to 1MB
 133 #define USTACK_NUM_PAGES        256
 134 // Next page left invalid to guard against stack overflow
 135 // Maximum bottom of normal user stack
 136 #define USTACKBOT       (USTACKTOP - (USTACK_NUM_PAGES+1)*PGSIZE)
 137
 138 // Arbitrary boundary between the break and the start of
 139 // memory returned by calls to mmap with addr = 0
 140 #define BRK_END 0x20000000
 141
 142 // Where user programs generally begin
 143 #define UTEXT           (2*PTSIZE)
 144
 145 // Used for temporary page mappings.  Typed 'void*' for convenience
 146 #define UTEMP           ((void*) PTSIZE)
 147 // Used for temporary page mappings for the user page-fault handler
 148 // (should not conflict with other temporary page mappings)
 149 #define PFTEMP          (UTEMP + PTSIZE - PGSIZE)
 150 // The location of the user-level STABS data structure
 151 #define USTABDATA       (PTSIZE / 2)
 152
 153
 154 #ifndef __ASSEMBLER__
 155
 156 /*
 157  * The page directory entry corresponding to the virtual address range
 158  * [VPT, VPT + PTSIZE) points to the page directory itself.  Thus, the page
 159  * directory is treated as a page table as well as a page directory.
 160  *
 161  * One result of treating the page directory as a page table is that all PTEs
 162  * can be accessed through a "virtual page table" at virtual address VPT (to
 163  * which vpt is set in entry.S).  The PTE for page number N is stored in
 164  * vpt[N].  (It's worth drawing a diagram of this!)
 165  *
 166  * A second consequence is that the contents of the current page directory
 167  * will always be available at virtual address (VPT + (VPT >> PGSHIFT)), to
 168  * which vpd is set in entry.S.
 169  */
 170
 171 #ifdef __IVY__
 172 #pragma cilnoremove("vpt_lock", "vpd_lock")
 173 #endif
 174 extern volatile uint32_t vpt_lock;
 175 extern volatile uint32_t vpd_lock;
 176
 177 extern volatile pte_t SLOCKED(&vpt_lock) (COUNT(PTSIZE) SREADONLY vpt)[]; // VA of "virtual page table"
 178 extern volatile pde_t SLOCKED(&vpd_lock) (COUNT(PTSIZE) SREADONLY vpd)[]; // VA of current page directory
 179
 180 #endif /* !__ASSEMBLER__ */
 181 #endif /* !ROS_INC_MEMLAYOUT_H */