kern/include/ros/memlayout.h

   1 #ifndef ROS_INC_MEMLAYOUT_H
   2 #define ROS_INC_MEMLAYOUT_H
   3
   4 #ifndef __ASSEMBLER__
   5 #include <arch/types.h>
   6 #include <arch/mmu.h>
   7 #endif /* not __ASSEMBLER__ */
   8
   9 /*
  10  * This file contains definitions for memory management in our OS,
  11  * which are relevant to both the kernel and user-mode software.
  12  */
  13
  14 /*
  15  * Virtual memory map:                                Permissions
  16  *                                                    kernel/user
  17  *
  18  *    4 Gig -------->  +------------------------------+
  19  *                     |                              | RW/--
  20  *                     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  21  *                     :              .               :
  22  *                     :              .               :
  23  *                     :              .               :
  24  *                     |~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~| RW/--
  25  *                     |                              | RW/--
  26  *                     |   Remapped Physical Memory   | RW/--
  27  *                     |                              | RW/--
  28  *    KERNBASE ----->  +------------------------------+ 0xc0000000
  29  *                     |  Cur. Page Table (Kern. RW)  | RW/--  PTSIZE
  30  *    VPT,KSTACKTOP--> +------------------------------+ 0xbfc00000      --+
  31  *                     |         Kernel Stack         | RW/--  KSTKSIZE   |
  32  *                     | - - - - - - - - - - - - - - -|                 PTSIZE
  33  *                     |      Invalid Memory (*)      | --/--             |
  34  *    ULIM      ----> +------------------------------+ 0xbf800000      --+
  35  *                     |  Cur. Page Table (User R-)   | R-/R-  PTSIZE
  36  *    UVPT      ---->  +------------------------------+ 0xbf400000      --+
  37  *                     | Unmapped (expandable region) |                   |
  38  *                     |                              | R-/R-            PTSIZE
  39  *                     |     Per-Process R/O Info     |                   |
  40  * UTOP, UINFO  ---->  +------------------------------+ 0xbf000000      --+
  41  *                     | Unmapped (expandable region) |                   |
  42  *                     |                              | RW/RW            PTSIZE
  43  *                     |     Per-Process R/W Data     |                   |
  44  *    UDATA     ---->  +------------------------------+ 0xbec00000      --+
  45  *                     |    Global Shared R/W Data    | RW/RW  PGSIZE
  46  * UXSTACKTOP,UGDATA ->+------------------------------+ 0xbebff000
  47  *                     |     User Exception Stack     | RW/RW  PGSIZE
  48  *                     +------------------------------+ 0xbebfe000
  49  *                     |       Empty Memory (*)       | --/--  PGSIZE
  50  *    USTACKTOP  --->  +------------------------------+ 0xbebfd000
  51  *                     |      Normal User Stack       | RW/RW  PGSIZE
  52  *                     +------------------------------+ 0xbebfc000
  53  *                     |                              |
  54  *                     |                              |
  55  *                     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  56  *                     .                              .
  57  *                     .                              .
  58  *                     .                              .
  59  *                     |~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~|
  60  *                     |     Program Data & Heap      |
  61  *    UTEXT -------->  +------------------------------+ 0x00800000
  62  *    PFTEMP ------->  |       Empty Memory (*)       |        PTSIZE
  63  *                     |                              |
  64  *    UTEMP -------->  +------------------------------+ 0x00400000      --+
  65  *                     |       Empty Memory (*)       |                   |
  66  *                     | - - - - - - - - - - - - - - -|                   |
  67  *                     |  User STAB Data (optional)   |                 PTSIZE
  68  *    USTABDATA ---->  +------------------------------+ 0x00200000        |
  69  *                     |       Empty Memory (*)       |                   |
  70  *    0 ------------>  +------------------------------+                 --+
  71  *
  72  * (*) Note: The kernel ensures that "Invalid Memory" (ULIM) is *never*
  73  *     mapped.  "Empty Memory" is normally unmapped, but user programs may
  74  *     map pages there if desired.  ROS user programs map pages temporarily
  75  *     at UTEMP.
  76  */
  77
  78
  79 // All physical memory mapped at this address
  80 #define KERNBASE        0xC0000000
  81
  82 // Use this if needed in annotations
  83 #define IVY_KERNBASE (0xC000U << 16)
  84
  85 // At IOPHYSMEM (640K) there is a 384K hole for I/O.  From the kernel,
  86 // IOPHYSMEM can be addressed at KERNBASE + IOPHYSMEM.  The hole ends
  87 // at physical address EXTPHYSMEM.
  88 #define IOPHYSMEM       0x0A0000
  89 #define VGAPHYSMEM      0x0A0000
  90 #define DEVPHYSMEM      0x0C0000
  91 #define BIOSPHYSMEM     0x0F0000
  92 #define EXTPHYSMEM      0x100000
  93
  94 // Virtual page table.  Entry PDX(VPT) in the PD contains a pointer to
  95 // the page directory itself, thereby turning the PD into a page table,
  96 // which maps all the PTEs containing the page mappings for the entire
  97 // virtual address space into that 4 Meg region starting at VPT.
  98 #define VPT             (KERNBASE - PTSIZE)
  99 #define KSTACKTOP       VPT
 100 #define KSTKSHIFT       (PGSHIFT+3)             // KSTKSIZE == 8*PGSIZE
 101 #define KSTKSIZE        (1 << KSTKSHIFT)        // size of a kernel stack
 102 #define ULIM            (KSTACKTOP - PTSIZE)
 103
 104 /*
 105  * User read-only mappings! Anything below here til UTOP are readonly to user.
 106  * They are global pages mapped in at env allocation time.
 107  */
 108
 109 // Same as VPT but read-only for users
 110 #define UVPT            (ULIM - PTSIZE)
 111
 112 /*
 113  * Top of user VM. User can manipulate VA from UTOP-1 and down!
 114  */
 115
 116 // Top of user-accessible VM
 117 #define UTOP            (UVPT - PTSIZE)
 118 // Read-only, per-process shared info structures
 119 #define UINFO           UTOP
 120
 121 // Read-write, per-process shared page for sending asynchronous
 122 // syscalls to the kernel
 123 #define UDATA    (UTOP - PTSIZE)
 124
 125 // Read-write, global page.  Shared by all processes.  Can't be trusted.
 126 #define UGDATA   (UDATA - PGSIZE)
 127
 128 // Top of one-page user exception stack
 129 #define UXSTACKTOP      UGDATA
 130 // Next page left invalid to guard against exception stack overflow; then:
 131 // Top of normal user stack
 132 #define USTACKTOP       (UXSTACKTOP - 2*PGSIZE)
 133
 134 // Where user programs generally begin
 135 #define UTEXT           (2*PTSIZE)
 136
 137 // Used for temporary page mappings.  Typed 'void*' for convenience
 138 #define UTEMP           ((void*) PTSIZE)
 139 // Used for temporary page mappings for the user page-fault handler
 140 // (should not conflict with other temporary page mappings)
 141 #define PFTEMP          (UTEMP + PTSIZE - PGSIZE)
 142 // The location of the user-level STABS data structure
 143 #define USTABDATA       (PTSIZE / 2)
 144
 145
 146 #ifndef __ASSEMBLER__
 147
 148 /*
 149  * The page directory entry corresponding to the virtual address range
 150  * [VPT, VPT + PTSIZE) points to the page directory itself.  Thus, the page
 151  * directory is treated as a page table as well as a page directory.
 152  *
 153  * One result of treating the page directory as a page table is that all PTEs
 154  * can be accessed through a "virtual page table" at virtual address VPT (to
 155  * which vpt is set in entry.S).  The PTE for page number N is stored in
 156  * vpt[N].  (It's worth drawing a diagram of this!)
 157  *
 158  * A second consequence is that the contents of the current page directory
 159  * will always be available at virtual address (VPT + (VPT >> PGSHIFT)), to
 160  * which vpd is set in entry.S.
 161  */
 162 typedef uint32_t pte_t;
 163 typedef uint32_t pde_t;
 164
 165 extern volatile pte_t (COUNT(PTSIZE) vpt)[];     // VA of "virtual page table"
 166 extern volatile pde_t (COUNT(PTSIZE) vpd)[];     // VA of current page directory
 167
 168 #endif /* !__ASSEMBLER__ */
 169 #endif /* !ROS_INC_MEMLAYOUT_H */