sv39分頁：虛擬地址只用了39位，所以才有這個名字

問題一： PTE的格式怎麼樣？ 不同的模式格式都是一樣的嗎？
問題二： MMU需要什麼樣的數據，怎麼樣提前準備呢？
問題三： 怎麼配置一個虛擬地址到物理地址到映射呢？
問題四： 內存的場景的位操作是怎麼樣的呢？
問題五： cpu怎麼知道頁的大小呢？

在RISC-V架構中，無論是Sv32、Sv39還是Sv48模式，頁表條目（PTE）的格式都是固定的，都是64位。這種設計提供了一致性和靈活性，使得操作系統和硬件可以更容易地管理和轉換地址。

知道一個地址怎麼設置，就能知道一堆地址怎麼設置。這個過程不能剩下！！！

我們需要設置一個頁表條目，將虛擬地址 0x0000003F_FFFF_FFFF 映射到物理地址 0x12345000。假設我們要設置的頁表條目在第三級頁表中。

#include <stdint.h>

#define PAGE_SIZE_4KB  4096
#define PAGE_SIZE_2MB  (2 * 1024 * 1024)
#define PAGE_SIZE_1GB  (1024 * 1024 * 1024)

typedef uint64_t pte_t;

#define PTE_VALID      0x001
#define PTE_READ       0x002
#define PTE_WRITE      0x004
#define PTE_EXECUTE    0x008
#define PTE_USER       0x010
#define PTE_GLOBAL     0x020
#define PTE_ACCESSED   0x040
#define PTE_DIRTY      0x080
#define PTE_PAGE_SIZE  0x100 // 示例標誌位，用於指示大頁

void set_pte(pte_t *pte, uint64_t pa, uint64_t flags) {
    //以物理地址的低 12 位是頁內偏移，不需要存儲在 PTE 中。
    // PTE 的物理頁號（PPN）字段從第 10 位開始，因此需要將物理頁號對齊到 PTE 的正確位置。
    *pte = (pa >> 12) << 10 | flags;
}

int main() {
   // 假設頁表的基地址
    pte_t pgd[512] __attribute__((aligned(PAGE_SIZE_4KB)));
    pte_t pmd[512] __attribute__((aligned(PAGE_SIZE_4KB)));
    pte_t pte[512] __attribute__((aligned(PAGE_SIZE_4KB)));

   // 虛擬地址和物理地址
    uint64_t va = 0x0000003F_FFFF_FFFF;
    uint64_t pa = 0x12345000;

     // 頁表條目索引
     //0x1FF 是一個掩碼，二進制表示為 111111111（即 9 個 1）。
    uint64_t pgd_idx = (va >> 30) & 0x1FF;
    uint64_t pmd_idx = (va >> 21) & 0x1FF;
    uint64_t pte_idx = (va >> 12) & 0x1FF;

    // 設置第三級頁表條目（PTE）
    set_pte(&pte[pte_idx], pa, PTE_VALID | PTE_READ | PTE_WRITE | PTE_EXECUTE | PTE_USER);

    // 設置第二級頁表條目（PMD），使其指向第三級頁表
    set_pte(&pmd[pmd_idx], (uint64_t)pte, PTE_VALID);

    // 設置第一級頁表條目（PGD），使其指向第二級頁表
    set_pte(&pgd[pgd_idx], (uint64_t)pmd, PTE_VALID);

    return 0;
}

cpu 怎麼知道是那個2MB大頁,還是！1GB的大頁，或者標準頁4KB？

1. 檢查頁表條目的有效性：
   首先檢查頁表條目的有效標誌（V位），確保該條目是有效的。
2. 檢查頁表條目的權限位：
   如果頁表條目指向下一級頁表，那麼它的讀（R）、寫（W）和執行（X）權限位都應該為0。
   如果頁表條目直接指向物理頁（即葉子頁），那麼它至少會有一個權限位（R、W或X）被設置。

+-----------+-----------+-----------+-----------------+
| VPN[2]    | VPN[1]    | VPN[0]    | 頁內偏移        |
+-----------+-----------+-----------+-----------------+
| 38-30     | 29-21     | 20-12     | 11-0            |
+-----------+-----------+-----------+-----------------+

void check_page_size(pte_t *pgd, uint64_t va) {
    uint64_t vpn2 = (va >> 30) & 0x1FF;
    uint64_t vpn1 = (va >> 21) & 0x1FF;
    uint64_t vpn0 = (va >> 12) & 0x1FF;

    pte_t pte = pgd[vpn2];
    if (!(pte & PTE_VALID)) {
        printf("Invalid PTE\n");
        return;
    }

    // 判斷是否是非葉子頁
    if (!(pte & (PTE_READ | PTE_WRITE | PTE_EXECUTE))) {
        pte_t *pmd = (pte_t *)((pte >> 10) << 12);
        pte = pmd[vpn1];
        if (!(pte & PTE_VALID)) {
            printf("Invalid PTE\n");
            return;
        }

        // 判斷是否是非葉子頁
        if (!(pte & (PTE_READ | PTE_WRITE | PTE_EXECUTE))) {
            pte_t *pte_table = (pte_t *)((pte >> 10) << 12);
            pte = pte_table[vpn0];
            if (!(pte & PTE_VALID)) {
                printf("Invalid PTE\n");
                return;
            }

            printf("4KB page\n");
        } else {
            printf("2MB page\n");
        }
    } else {
        printf("1GB page\n");
    }
}