ARMv8 内存属性

普通内存 (normal memory)

弱一致性（weakly ordered)。
存在分支预测，数据预取，高速缓存行预取，乱序加载等优化。

设备内存（device memory）

访问时有特定的时序限制。访问性能比普通内存差。

arm64 mair_el1 系统寄存器及linux 对其配置

linux中的几种memory 属性定义如下：

/*
 * Memory types available.
 */
#define MT_DEVICE_nGnRnE	0
#define MT_DEVICE_nGnRE		1
#define MT_DEVICE_GRE		2
#define MT_NORMAL_NC		3
#define MT_NORMAL			4
#define MT_NORMAL_WT		5

其中 G/nG/R/nR/E/nE 的含义如下：
G：Gathering，内存聚合
R：Re-ordering，指令重排
E：Early Write Ackowledgement，提前写应答
_NC: Non-Cacheable，关闭高速缓存
_WT： write through 直写策略

在内核启动时，会对mair_el1 进行配置

从arm官网可以看到MAIR 这一列数值的含义

其中，开头的0b 是二进制的含义，后边dd, x, iiii这些具体是0还是1 及对应的含义要看如下几个表格

页表中的内存属性

ioremap 是将设备地址映射成虚拟地址的接口，从如下定义可以看到其使用了上述提到的内存属性 PROT_DEVICE_nGnRE 等

#define ioremap(addr, size)		__ioremap((addr), (size), __pgprot(PROT_DEVICE_nGnRE))
#define ioremap_nocache(addr, size)	__ioremap((addr), (size), __pgprot(PROT_DEVICE_nGnRE))
#define ioremap_wc(addr, size)		__ioremap((addr), (size), __pgprot(PROT_NORMAL_NC))
#define ioremap_wt(addr, size)		__ioremap((addr), (size), __pgprot(PROT_DEVICE_nGnRE))

// 其中
typedef u64 pteval_t;

typedef struct { pteval_t pgprot; } pgprot_t;
#define pgprot_val(x)	((x).pgprot)
#define __pgprot(x)	((pgprot_t) { (x) } )

如下属性会直接或到64位pte 中。

/*arch/arm64/include/asm/pgtable-prot.h*/
#define PROT_DEVICE_nGnRnE	(PROT_DEFAULT | PTE_PXN | PTE_UXN | PTE_DIRTY | PTE_WRITE | PTE_ATTRINDX(MT_DEVICE_nGnRnE))
#define PROT_DEVICE_nGnRE	(PROT_DEFAULT | PTE_PXN | PTE_UXN | PTE_DIRTY | PTE_WRITE | PTE_ATTRINDX(MT_DEVICE_nGnRE))
#define PROT_NORMAL_NC		(PROT_DEFAULT | PTE_PXN | PTE_UXN | PTE_DIRTY | PTE_WRITE | PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_NC))
#define PROT_NORMAL_WT		(PROT_DEFAULT | PTE_PXN | PTE_UXN | PTE_DIRTY | PTE_WRITE | PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_WT))
#define PROT_NORMAL		(PROT_DEFAULT | PTE_PXN | PTE_UXN | PTE_DIRTY | PTE_WRITE | PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL))

/*arch/arm64/include/asm/pgtable-hwdef.h*/
#define PTE_ATTRINDX(t)		(_AT(pteval_t, (t)) << 2)

页表属性占了pte 中的bit[4:2]。因此mmu 在查询当前页表的内存属性时，会使用pte 的bit[4:2] 拿到AttrIndex，然后找到系统寄存器 MAIR 中下标为AttrIndex 的内存属性。

总结

1、在linux arm64 中，共有MT_DEVICE_nGnRnE 等共6种内存属性
2、arm64 系统寄存器MAIR 可以配置共8种内存属性，每个内存属性占用8bit。linux 仅配置了6种。
3、页表描述符中，bit[4:2] 为AttrIndx。当前页的内存属性，就是MAIR 寄存器中下标为AttrIndx 的属性。

参考
《Arm® Architecture Reference Manual for A-profile architecture》（DDI0487K_a_a-profile_architecture_reference_manual.pdf）