【我所認知的BIOS】-->MTRR (MEMORY TYPE RANGE REGISTERS)

MTRR(Memory Type Range Registers)是一种机制,用于确定系统内存中物理内存段的类型,以优化CPU对不同内存的处理。MTRR包括固定和可变范围寄存器,允许软件配置内存类型,如RAM、ROM和帧缓冲。CPUID指令可用于识别MTRR支持,IA32_MTRR_DEF_TYPE MSR和IA32_MTRRCAP MSR等寄存器用于设置和获取内存区域属性。MTRR通过优化内存类型提高系统性能,尤其对特定设备如帧缓冲的处理。

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【我所認知的BIOS】-->MTRR

MEMORY TYPE RANGE REGISTERS

By LightSeed

2009-9-27  

1MTRR的概念

内存类型范围寄存器(MTRRs,翻译过来真别扭,后面都以MTRR直接来说了)提供了一种机制,这种机制其实就是确定在系统内存中物理一段内存的类型。这个类型其实是正对CPU来说的,见图1

 

1 内存的类型

这些类型,其实是告訴CPU在解析或者说操作内存的时候应该用什么手段。就这么简单。为什么要这样做呢?一般情况下,内存都是应该是被设置为有cache来帮助CPU操作内存的,这样的话整个系统的效率就会比较高。但是某些设备所使用的内存却比较特殊,比如说Frame buffer就是一种很好的例子。那么软件(一般情况下是BIOS)就需要配置CPU的相关寄存来申明那些范围的内存在处理的时候需要做什么样的动作(这就是类型)。总的来说它们允许CPU优化不同类型的内存如RAMROM和帧缓冲内存(frame buffer),内存操作映射I / O设备。这种做法简化了内存控制系统的硬件设计引脚。

MTRR机制允许多达96个内存范围(memory ranges)在物理内存的定义,它定义了一系列的MSRs,这些寄存器分别去说明MSR定义中包含的那段内存的具体类型。图2MTRRs物理内存映射的示意图。

 

2 MTRRs物理内存映射示意

而每一段的内存可以被定义的类型有多个,见图3.

 

 

3 Memory Types That Can Be Encoded in MTRRs

硬件复位之后,P6及大多最近的处理器系列禁用所有的固定和可变MTRRs,这使得所有的物理内存的类型都成为了uncacheable。初始化软件应该依据系统定义的存储器映射设置MTRRs成特定的类型。典型的,BIOS(基本输入/输出系统)软件来配置MTRRs

在一个多处理器系统中,使用的P6系列或者较新的处理器系列,每个处理器必须使用相同的MTRR内存映射,从而使软件的内存有一致的视点。

2 MTRR Feature Identification

MTRR的功能可用性是模型具体。软件可以判定处理器上MTRRs是否支持。它只需要通过执行CPUID指令,读取的MTRR Flag的状态(EDXbit 12)状态。

如果MTRR标志被置为1(表明该处理器采用MTRRs),MTRRs的其他信息可以从64位的寄存器IA32_MTRRCAP中获得(MTRRcap MSRP6系列处理器的名字)。IA32_MTRRCAP MSR是一个只读的MSR,它可以用RDMSR指令读取。图4显示了IA32_MTRRCAP MSR的内容。

 

4 IA32_MTRRCAP Register

寄存器中的这些Flags和相应区域的功正如:

 •VCNTvariable range registers count)区域(field

<think>我们有两个目标:验证设备树中`hdal-memory`节点配置的内存区域是否被系统正确保留。 根据设备树知识,内存保留通常通过`reserved-memory`节点实现,但这里`hdal-memory`是一个自定义节点,其作用可能是描述一段给特定硬件(如视频处理)使用的内存。 然而,在Linux内核中,要保留一段内存不被系统普通内存分配使用,通常有两种方式: 1. 通过`reserved-memory`节点,内核启动时会保留这些区域。 2. 通过内核启动参数(如`memmap`)保留内存。 但是,在`hdal-memory`节点中,我们看到了一个`media`子节点,其中有一个`reg`属性指定了内存区域(起始地址0x04800000,大小0x03e5b000)。这个节点并不是标准的`reserved-memory`节点,因此我们需要检查驱动是否处理了这个节点并保留了内存。 验证步骤: 步骤1:检查内核启动日志,看是否有相关驱动处理了`hdal-memory`节点并保留了内存。 步骤2:检查`/proc/iomem`,查看该内存区域是否被标记为保留(reserved)或者被某个驱动使用。 步骤3:如果驱动是以模块形式加载,检查模块加载时的日志。 具体操作: 1. 查看内核启动日志: 使用命令:`dmesg | grep -i hdal` 或 `dmesg | grep -i media`,看是否有相关日志。 2. 查看`/proc/iomem`: 使用命令:`cat /proc/iomem`,查找地址范围在0x04800000到0x04800000+0x03e5b000-1(即0x04800000 ~ 0x0865afff)之间的区域。 如果这段内存被保留,应该会显示为"reserved"或者有具体的名称(比如"hdal-memory")。 3. 如果驱动是模块,检查模块加载日志: 使用命令:`dmesg -c` 清除日志,然后加载模块(如果有),再用`dmesg`查看。 4. 如果上述方法没有找到,可以检查设备树是否被正确解析: 在`/sys/firmware/devicetree/base`下查找节点`hdal-memory`,看是否存在,并检查其属性。 5. 另外,可以检查内核配置中是否启用了相关的驱动(比如,可能是多媒体驱动)。 注意:由于`hdal-memory`是一个自定义节点,它的处理完全依赖于对应的驱动程序。如果驱动没有处理这个节点,那么这段内存就不会被保留,从而可能被系统内存分配器使用,导致冲突。 因此,关键是要确认驱动是否处理了该节点并调用了`request_mem_region`或者`ioremap`等函数来声明对该内存区域的使用。 示例代码(驱动中可能出现的操作): ```c static int my_driver_probe(struct platform_device *pdev) { struct resource *res; void __iomem *base; // 获取设备树中hdal-memory/media的reg属性 res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0); if (!res) { dev_err(&pdev->dev, "failed to get memory resource\n"); return -ENODEV; } // 申请内存区域 if (!request_mem_region(res->start, resource_size(res), "hdal-media")) { dev_err(&pdev->dev, "memory region already claimed\n"); return -EBUSY; } // 映射到内核虚拟地址 base = ioremap(res->start, resource_size(res)); if (!base) { release_mem_region(res->start, resource_size(res)); return -ENOMEM; } // ... 其他操作 ... } ``` 如果驱动没有执行类似操作,那么内存就不会被保留。 总结步骤: - 检查日志(dmesg)是否有驱动相关消息。 - 检查/proc/iomem。 - 检查驱动代码(如果有)是否处理了该节点。 如果用户无法获取驱动代码,那么前两步是实际可行的。 另外,引用[2]中提到修改内存大小导致启动失败,说明内存设置非常重要。如果hdal-memory所在的内存区域被系统占用,则会导致冲突。 注意:在设备树中,如果hdal-memory节点位于根节点下,并且其地址范围与系统内存(由memory节点定义)重叠,那么必须确保这段内存被保留,否则系统内存分配器可能会分配这段内存。 因此,我们还需要检查memory节点的设置。例如,memory节点可能定义了系统内存从0x80000000开始,大小为0x8000000(128MB),那么hdal-memory的地址0x04800000就不在这个范围内,所以不会冲突。但如果系统内存范围包含了0x04800000,则必须保留。 在我们的例子中,hdal-memory的起始地址是0x04800000(72MB),大小为0x03e5b000(约62.4MB),所以结束地址是0x0865afff(134.6MB左右)。如果系统内存起始地址是0x80000000(2GB),那么这段内存位于低端内存,通常属于保留区域(比如用于DMA等),但具体取决于硬件平台。 所以,还需要确认系统内存的起始地址和大小,确保hdal-memory区域不在系统内存范围内,或者即使在其中,也被正确保留。 如何查看系统内存范围? 1. 查看设备树中的memory节点:在`/sys/firmware/devicetree/base/memory`下查看。 2. 使用`cat /proc/meminfo`查看总内存大小,结合起始地址(通常由bootloader传递,可通过`cat /proc/cmdline`查看mem参数)推断。 但通常,在嵌入式系统中,低端内存(如0x04800000)可能是留给硬件使用的,而系统内存从更高地址开始(如0x80000000)。因此,只要系统内存不覆盖0x04800000~0x0865afff,就不会冲突。 所以,验证hdal-memory是否被正确保留,首先确保它不在系统内存范围内,或者如果在,则通过上述方法(/proc/iomem)检查是否被标记为保留。 如果发现没有被保留,那么需要修改设备树,将这段内存添加到`reserved-memory`节点中,并确保驱动能够从`reserved-memory`中获取这段内存。 修改示例: ```dts / { reserved-memory { #address-cells = <1>; #size-cells = <1>; ranges; hdal_reserved: hdal@4800000 { reg = <0x04800000 0x03e5b000>; no-map; // 表示这段内存保留,不进行映射,避免操作系统使用 }; }; hdal-memory { memory-region = <&hdal_reserved>; media { reg = <0x04800000 0x03e5b000>; }; // 可能驱动还需要这个节点,所以保留 }; }; ``` 然后,在驱动中,可以通过`of_reserved_mem_lookup`或者`of_parse_phandle`获取到保留内存的地址。 但是,这需要驱动支持`memory-region`属性。如果驱动不支持,那么可能需要修改驱动。 因此,最直接的方法还是检查驱动是否处理了`hdal-memory`节点并申请了内存资源。 综上所述,验证步骤: 1. 检查`/proc/iomem`,确认内存区域是否被保留或占用。 2. 检查内核日志,看是否有驱动申请该内存区域。 3. 确认内存区域是否与系统内存重叠(通过memory节点和bootloader传递的mem参数)。 4. 如果重叠且未被保留,则需要通过`reserved-memory`节点保留。 注意:如果系统内存不包括该区域,则无需保留,因为系统不会使用这段内存。但是,驱动仍然需要映射这段内存才能使用,所以还是需要检查驱动是否处理。 因此,即使物理上不在系统内存中,驱动也必须申请(request_mem_region)并映射(ioremap)这段内存,否则无法使用。 所以,关键还是看驱动是否申请了该内存区域,而申请的结果会在`/proc/iomem`中体现。</think>要验证设备树中 `hdal-memory` 节点配置的内存区域是否被系统正确保留,可以通过以下步骤进行检查: ### 1. **检查内核启动日志** ```bash dmesg | grep -i "reserved" | grep -i "hdal" ``` - 查看内核初始化时是否识别并保留了该内存区域 - 成功保留的典型日志:`Reserved memory: created DMA memory pool at 0x04800000, size 62.4 MiB`[^1][^2] ### 2. **检查 `/proc/iomem` 文件** ```bash grep -A 2 "hdal" /proc/iomem ``` - 验证内存区域是否被标记为保留 - 正确保留的显示示例: ``` 04800000-0865afff : hdal-memory 04800000-0865afff : media ``` ### 3. **验证内存映射** ```bash sudo cat /sys/firmware/devicetree/base/hdal-memory/media/reg ``` - 输出应为十六进制值:`04800000 03e5b000` - 使用 `xxd` 工具验证: ```bash echo -n "04800000 03e5b000" | xxd -r -p | hexdump -C ``` ### 4. **检查内存冲突** ```bash dmesg | grep -B 1 "Memory:" ``` - 确认系统总内存与保留区域无重叠 - 计算保留区域范围: - 起始地址:$0x04800000 = 72\ MB$ - 大小:$0x03e5b000 = 62.4\ MB$ - 结束地址:$72 + 62.4 = 134.4\ MB$ - 系统内存应避开 $72-134.4\ MB$ 范围[^2] ### 5. **检查驱动初始化** ```bash lsmod | grep hdal # 查看驱动是否加载 dmesg | grep hdal # 检查驱动初始化日志 ``` - 成功日志示例:`hdal: mapped media memory at 0x04800000, size 62.4 MB` ### 6. **验证物理内存保留** ```bash sudo cat /proc/mtrr | grep 04800000 # 检查MTRR寄存器 sudo cat /sys/kernel/debug/removed_resources # 查看排除的内存区域 ``` ### 常见问题处理 1. **内存冲突**:若系统内存包含保留区域(如 `mem=256M` 时 $0-256\ MB$ 包含 $72-134.4\ MB$),需在 bootargs 添加: ```bash memmap=62.4M\$72M # 排除指定区域[^2] ``` 2. **驱动未处理**:检查驱动是否调用: ```c request_mem_region(0x04800000, 0x03e5b000, "hdal-media"); ioremap(0x04800000, 0x03e5b000); ``` 3. **设备树错误**:确认节点路径正确: ```bash dtc -I fs /sys/firmware/devicetree/base | grep hdal -A 10 ``` > 通过以上步骤可确认: > - ✅ `/proc/iomem` 显示保留区域 > - ✅ 内核日志无冲突警告 > - ✅ 驱动能正常访问该内存 > - ❌ 若区域被占用,会出现 `memory overlap` 错误[^2] --- ### 相关问题 1. 如何修改内核启动参数来保留特定内存区域? 2. 设备树中的 `#address-cells` 和 `#size-cells` 属性如何影响内存映射? 3. 当多个设备需要保留内存时,如何避免地址冲突? 4. 驱动访问保留内存时出现段错误,如何调试? 5. 如何验证保留内存区域的实际使用情况(如视频帧缓冲)? [^1]: 设备树可描述内存基地址和大小 [^2]: 修改内存参数需确保不与保留区域重叠 [^3]: 系统启动时通过 `/proc/iomem` 管理内存映射
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