RISC-V PMP：处理器怎样给不同特权级划出内存禁区？

处理器执行程序时，最重要的安全问题之一是：低权限代码能不能读写不该碰的内存？虚拟内存和操作系统权限能解决很多问题，但在更底层的启动固件、微控制器或可信执行环境里，处理器还需要一种直接针对物理地址的防护机制。RISC-V 的 PMP（Physical Memory Protection，物理内存保护）就是这样的硬件能力。

PMP 让机器模式（Machine mode，常写作 M-mode）的软件设置若干内存区域及其访问权限，例如某段物理地址可以读取、某段可以执行、另一段则对低特权级完全不可访问。随后处理器在执行较低特权级代码时，会依据这些规则检查访问。固件可以把启动代码、密钥区域或设备内存隔离出来，降低普通程序越界访问的风险。

为什么要强调“物理地址”？虚拟内存会把程序看到的地址映射到实际内存位置，操作系统通常在页表层面对访问做控制。PMP 则在更靠近硬件的一层，对物理地址范围施加边界。它可以与分页机制配合：分页负责灵活的地址映射和进程隔离，PMP 提供平台级、区域式的底线约束。两者并非非此即彼。

可以把 PMP 想成机房里的总门禁。操作系统给不同用户分配房间钥匙，而 PMP 则由更高权限的固件把“服务器机柜区”“固件存储区”等区域设为低权限人员无法进入。即使上层软件配置出错，硬件边界仍可能阻止部分访问。不过，门禁规则若设计不当，或者范围没有覆盖关键资源，依旧会留下漏洞。

PMP 的能力也有边界：可配置区域数量有限，匹配粒度受实现影响；规则优先级和地址编码方式需要由固件仔细管理。更新保护设置时，还必须考虑多核处理器和正在进行的访问，避免一个核心已经采用新规则而另一个仍处于旧状态。具体行为依处理器实现及规范版本而异，系统软件不能想当然地假设所有 RISC-V 芯片都提供完全相同的配置能力。

因此，PMP 不是“虚拟内存的另一个名字”，而是帮助平台固件在物理地址层建立访问边界的硬件机制。它常常藏在启动链条背后，却对可信启动、嵌入式设备和低特权代码隔离有重要作用。理解它时，记住这条主线就够了：由高特权软件设定区域规则，硬件在更低权限代码访问物理内存时执行检查。

来源：RISC-V 特权架构规范