SMMU概述

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SMMU并非MMU，而是在QSEE环境中提供安全防护的硬件。它在地址转换过程中增加安全访问控制，通过Context Bank实现设备相关的上下文标志。SMMU在MMU转换基础上进行第二次地址修正，生成最终访问设备的地址。
SMMU本质上就是一个MMU设备，它的内存转换逻辑与CPU的MMU采用相同的逻辑，都允许将物理上非连续的页虚拟为连续的内存页。SMMU和IOMMU可以交替使用。

关键术语
-Context Bank
 定义转换上下文的寄存器集，系统中的每个Context Bank都有相同的寄存器集。
 PS：这里要记录的有哪些信息？
-Stream ID
 SMMU的输入源，用于唯一标记当前转换流的标记符。
 PS：有哪些转换流？
-IOVA
 I/O虚拟地址
-Page Tables
 定义虚拟到物理内存映射的表格，SMMU依靠这些表格完成转换。
-TTBR0
 保存Page Tables基地址的寄存器
-Page Level
 Page Table走过的级别（目前理解是转换过程中当前所处的转换页表的级别），一半只有在转换出错时才会用到。
-Translation Stage
 转换进程的阶段，HLOS管理第一阶段，系统管理程序管理第二阶段。
 PS：分别完成什么功能？
-IPA
 中间物理地址，第一阶段的输出地址和第二阶段的输入地址
 PS：本身不是硬件过程吗，怎么HLOS还会生成中间地址？
-TLB
 转换后援缓存器，也称页表缓存，用于加快地址转换过程，缓存着IOVA到物理地址的映射。
-Bypass

 用于某个阶段（Stage 1/2或全部）不进行转换，即输出等于输入。

重要API

API 描
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SMMU软件指南之概述
AI-安全-功耗
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本博客描述了 ARM 系统内存管理单元（SMMUv3）的基本操作及其使用案例，包括： • SMMU 架构概念、术语和操作 • 与 SMMU 功能相关的系统级考虑因素 • 典型 SMMU 使用案例的知识
SMMU软件指南操作之翻译过程概述
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SMMU软件指南操作之翻译过程概述
内存管理(mmu/smmu)/内存分配原理/多级页表
cy413026的博客
01-26 3608
在没有内存管理的时代，物理空间只能连续的使用，一个进程要用多少存储，在进程开始就确定好了，但是进程在运行过程中由于程序局部性的原理，在一段时间内可能只使用了分配好的内存的一部分，其余大部分时间都是空闲的；另外一个问题由于地址对齐的需求，在给同时调度的多个进程分配物理空间的时候，有很多小的地址段(这个内存管理的需求也是慢慢发展而来，早期总线上的master是直接使用物理地址，再到发展出对CPU进行内存管理的MMU，到现在给SOC内部的各个具有DMA功能的模块进行内存管理的IOMMU或者叫做SMMU。
SoC 架构师手记：从零理解 SMMU 的核心机制 —— Stream ID、STE 和 Context Descriptor 的关系
MHD0815的博客
06-12 1308
在现代 SoC（System on Chip）架构中，是实现设备虚拟化和内存访问隔离的关键组件。它使得 GPU、NPU、DMA 控制器等设备可以像 CPU 一样使用虚拟地址访问物理内存，并且通过硬件支持的多级页表结构提供高效的地址翻译服务。本文将深入探讨Stream ID和在 SMMU 地址翻译过程中的角色及其相互关系，帮助你全面理解 SMMU 的核心机制。SMMU 全称，是 SoC 中用于管理非 CPU 设备（如 GPU、NPU、DMA 引擎）地址翻译的硬件模块。
基于k7_pcie_dma_ddr3_base的PCIe DMA与DDR3内存交互深度解析
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DMA控制器通常通过一组内存映射寄存器（Memory-Mapped Registers）暴露给主机软件进行配置。这些寄存器构成了用户与硬件交互的主要接口，决定了DMA操作的基本参数。寄存器名称偏移地址位宽功能说明SRC_ADDR0x0032/64源物理地址（例如DDR3读取地址）DST_ADDR0x0432/64目的物理地址（例如PCIe BAR映射区域）0x0832传输字节数（需对齐突发长度）CONTROL0x0C32。
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SMMU介绍
weixin_50518899的博客
03-22 6133
最终找到的STE如下所示，表中的信息包含属性相关信息， 翻译模式信息（是否 stream bypass, 若否，选择stage1, stage2或者stage1 + stage2翻译模式）。找到STE后可以进一步开始S1翻译或S2翻译。
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06-01
### SMMU概述 SMMU（System Memory Management Unit）即系统内存管理单元，是Arm体系结构中的一个关键组成部分，主要负责管理和控制处理器与外围设备之间的内存访问。它通过提供一种安全的方式来进行地址转换、权限...
[A-21]ARMv8/v9-SMMU系统架构和功能概述
基层架构师的分享
12-08 1513
本文简述了SMMU的系统架构和核心功能
smmu梳理
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07-17 1197
参考引用见参考资料章节）访问非连续的地址现在系统中很少再预留连续的memory，如果Master需要很多memory，可以通过SMMU把一些非连续的PA映射到连续的VA，例如给DMA，VPU，DPU使用。32位转换成64位现在很多系统是64位的，但是有些Master还是32位的，只能访问低4GB空间，如果访问更大的地址空间需要软硬件参与交换memory，实现起来比较复杂，也可以通过SMMU来解决，Master发出来的32位的地址，通过SMMU转换成64位，就很容易访问高地址空间。...
SMMU学习这一篇就够了
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访问非连续的地址 现在系统中很少再预留连续的memory，如果Master需要很多memory，可以通过SMMU把一些非 连续的PA映射到连续的VA，例如给DMA，VPU，DPU使用。 32位转换成64位 现在很多系统是64位的，但是有些Master还是32位的，只能访问低4GB空间，如果访问更大的地址 空间需要软硬件参与交换memory，实现起来比较复杂，也可以通过SMMU来解决，Master发出来 的32位的地址，通过SMMU转换成64位，就很容易访问高地址空间。 限制Master的访问空间 Master理论上可以访问所有的地址空间，可以通过SMMU来对Master的访问进行过滤，只让 Master访问受限的区域，那这个区域也可以通过CPU对SMMU建立页表时动态控制。 用户态驱动 现在我们也看到很多系统把设备驱动做在用户态，调用驱动时不需要在切换到内核态，但是存在一 些安全隐患，就是用户态直接控制驱动，有可能访问到内核空间，这种情况下也可以用SMMU来实 现限制设备的访问空间 设备虚拟化 例如设备虚拟化有多种方式，Emulate，Para-virtualized，以及Pass-t
SMMU 介绍
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SMMU在系统中位置和作用 SMMU功能与MMU功能类似，将IO设备的DMA地址请求(IOVA)转化为系统总线地址(PA)，实现地址映射、属性转换、权限检查等功能，实现不同设备的DMA地址空间隔离。 SMMU软硬件交互过程 硬件结构如下图所示： SMMU处于IO设备和总线之间，负责将设备的输入IOVA转化为系统总线的物理地址PA; SMMU硬件包含configuration lookup/TLB/Page Table Walk以及cmdq/eventq等部分，其中configurati.
Android 底层知识-SMMU
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11-29 5278
MMU简介 MMU是Memory Management Unit的缩写，中文名是内存管理单元。它是一种负责处理中央处理器（CPU）的内存访问请求的计算机硬件。它的功能包括虚拟地址到物理地址的转换（即虚拟内存管理）、内存保护、中央处理器高速缓存的控制。 在linux中，用户态使用的内存是虚拟地址（Virtual Address，VA），实际硬件内存称为物理地址（Physical Address，PA）。用户访问内存看到的是VA，内核转化成PA操作实际物理地址。这里要提一下，实际MMU硬件支持2层转化，PA-&
SMMU-系统内存管理单元-负责虚拟地址到物理地址的转换
captain
08-27 1450
SMMU的全称是，即系统内存管理单元。您可以把它理解为一个为系统外部设备服务的“MMU”。MMU：我们都知道，CPU 核心有一个 MMU。它的作用是负责虚拟地址到物理地址的转换，为 CPU 上运行的进程提供隔离、安全的内存访问视图。SMMU：它为系统中其他需要直接访问内存的设备（如 GPU、网卡、视频编解码器、存储控制器等）提供同样的地址转换和访问权限管理功能。简单来说，SMMU 让设备能够像进程一样使用虚拟地址，并由硬件自动、高效地转换为物理地址。
内存管理单元（MMU）（4）：SMMU的功能
xiaoheshang_123的博客
06-27 464
SMMU是ARM架构SoC中的关键组件，为GPU、DMA控制器等非CPU主设备提供虚拟内存管理。主要功能包括：1）地址转换，将主设备逻辑地址映射到物理内存；2）访问权限控制，防止非法DMA访问；3）流式传输优化，提升连续DMA带宽；4）缓存一致性管理，确保CPU与主设备数据同步；5）多域隔离，防止主设备间内存互访；6）错误检测，监控异常DMA操作。这些功能广泛应用于手机GPU渲染、汽车ECU防护、视频解码等场景，是确保嵌入式系统安全高效运行的核心技术。
Linux内存从0到1学习笔记(8.16 SMMU详解）
从0到1，突破自己
06-14 2479
本文基于QCOM平台的SoC进行拆解。在QCOM平台下，SMMU作为一个子系统负责将虚拟地址转换为物理地址并检查访问权限。SMMU在SoC中执行两个主要功能：内存碎片整理（使用虚拟内存）和访问控制。QSMMU为ARM CPU Cluster提供了一个符合Arm V8的硬件接口。以QSMMU V500为例，首先QSMMU V500是基于armmmu-500客制化的smmu-v2实现。TBU或QTB 转换缓冲单元（QTB实际上指Qcom平台的TBU）。
ARM SMMUv3简介（一）
非专业业余程序员
06-07 1920
SMMU（System Memory Management Unit，系统内存管理单元）是ARM架构中用于管理设备访问系统内存的硬件模块。SMMU和MMU的功能类似，都是将虚拟地址转换成物理地址，不同的是MMU转换的虚拟地址来自CPU，SMMU转换的虚拟地址来自Device（比如DMA、PCIe等）。起到地址隔离作用。DMA只能访问页表中的地址，非法地址将会被拦截。支持设备使用连续虚拟地址访问离散物理地址，消除了传统DMA直接访问物理内存要求地址连续的限制，以及32位DMA访问4GB地址空间的限制。
认识SMMU以及理理SMMU与TrustZone的联系？
叫好与叫座虽然不是对立面，但想在同一个作品中达到双重效果很难。
08-13 2916
SMMU（system mmu),是I/O device与总线之间的地址转换桥。它在系统的位置如下图：它与mmu的功能类似，可以实现地址转换，内存属性转换，权限检查等功能。在实际的项目中有些Master也是要访问Secure Memory的，例如DPU,DMA等。英伟达首席执行官黄仁勋曾在演讲中表示：“ DPU 将成为未来计算的三大支柱之一，未来的数据中心标配是‘ CPU + DPU + GPU ’。CPU 用于通用计算， GPU 用于加速计算， DPU 则进行数据处理。
设备使用smmu方法
07-23
### SMMU 的基本配置与使用方法 SMMU（System Memory Management Unit）是一种硬件组件，用于为外设（如 PCIe 设备）提供地址转换和内存保护功能。其主要作用类似于 CPU 的 MMU，但面向外设，使外设能够访问虚拟地址并受到访问权限的限制。 #### 配置步骤概述 1. **设备与 SMMU 的映射** - 在系统中，每个 PCIe 设备都有一个唯一的 RequesterID，SMMU 通过 StreamID 来识别设备。通常，StreamID 的低 16 位直接映射到 RequesterID。 - 例如，如果设备 A 的 RequesterID 是 `0x1234`，那么其对应的 StreamID 低 16 位也为 `0x1234` [^2]。 2. **Stage 1 和 Stage 2 翻译** - **Stage 1 翻译**：用于进程级别的地址转换，通常与 PASID（Process Address Space Identifier）相关联。PASID 允许将不同的进程映射到不同的地址空间，从而实现更细粒度的内存访问控制。 - **Stage 2 翻译**：用于虚拟化场景，确保事务被正确路由到对应的虚拟机（VM）。例如，虚拟机 VM1 的设备 RequesterID `0x1234` 会被路由到该虚拟机 [^2]。 3. **虚拟 SMMU（vSMMU）** - 在虚拟化环境中，可以通过软件模拟一个虚拟 SMMU（vSMMU），并将其分配给虚拟机。虚拟机管理程序（Hypervisor）负责将 vSMMU 的操作翻译为实际物理 SMMU 的操作，从而让虚拟机中的设备也能享受 SMMU 提供的地址转换和内存保护功能 [^1]。 4. **Stream Table 和 Context Table** - **Stream Table**：每个设备的 StreamID 对应 Stream Table Entry（STE），用于指定该设备的地址转换规则。 - **Context Table**：每个 STE 可能指向一个 Context Table Entry（CTE），用于存储具体的地址转换信息，尤其是 Stage 1 翻译的上下文信息。 5. **启用 SMMU** - 在硬件层面，SMMU 需要被正确初始化并启用。通常需要配置 SMMU 控制寄存器，启用地址转换功能。 - 在软件层面，操作系统或虚拟机管理程序需要配置相应的数据结构（如 Stream Table 和 Context Table），并确保设备驱动程序能够与 SMMU 协同工作。 #### 示例配置 以下是一个简化的配置流程示例： ```c // 假设我们有一个 PCIe 设备 A，其 RequesterID 为 0x1234 // 并且我们希望为该设备配置 SMMU // 1. 将设备的 RequesterID 映射到 SMMU 的 StreamID uint16_t requester_id = 0x1234; uint16_t stream_id = requester_id; // StreamID 的低 16 位映射到 RequesterID // 2. 配置 Stream Table Entry (STE) struct ste { uint64_t valid : 1; // 有效位 uint64_t config : 3; // 配置位 uint64_t context_ptr : 48; // 指向 Context Table Entry 的指针 } __attribute__((packed)); // 初始化 STE struct ste my_ste = { .valid = 1, .config = 0x3, // 表示使用 Context Table .context_ptr = (uint64_t)&my_context_table_entry }; // 3. 配置 Context Table Entry (CTE) struct cte { uint64_t valid : 1; uint64_t translation_table_base : 48; // 地址转换表的基地址 } __attribute__((packed)); // 初始化 CTE struct cte my_cte = { .valid = 1, .translation_table_base = 0x100000 // 假设地址转换表的基地址为 0x100000 }; // 4. 启用 SMMU void enable_smmu() { // 配置 SMMU 控制寄存器 uint64_t smmu_control_register = 0x1; // 启用地址转换 // 写入寄存器 write_smmu_register(SMMU_CTRL_REG, smmu_control_register); } ``` #### 总结 SMMU 的配置涉及多个步骤，包括设备与 SMMU 的映射、Stage 1 和 Stage 2 翻译的设置、Stream Table 和 Context Table 的配置，以及 SMMU 的启用。通过这些步骤，设备可以利用 SMMU 实现高效的地址转换和内存保护功能。 ---
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