Figure 7.1: Virtual vs. physical memory layout

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Klassifikation: Speicherabbildungs- und Adress-Mapping-Diagramm (Memory Layout).
• Technischer Zweck & Einordnung: Visualisierung der Adressraumtransformation im Modul EEPROM Abstraction (Ea, AUTOSAR Classic BSW, Memory Hardware Abstraction Layer).
• Funktionale Einordnung:
  • Vermittelt zwischen der standardisierten, virtuellen Blockadressierung der oberen Schichten (NVRAM Manager / NvM via Memory Abstraction Interface / MemIf) und dem linearen, seitenorientierten Adressraum des zugrundeliegenden EEPROM Drivers (Eep).
  • Entkoppelt den 32-Bit-Zugriff (16-Bit Block Number + 16-Bit Block Offset) von der physischen Speicherorganisation und bildet variable Blockgrößen auf feste Page-Einheiten (EA_VIRTUAL_PAGE_SIZE) ab.

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

• Virtueller Adressraum (Upper Layer Sicht / NvM):
  • 16-Bit Block Number: Logische Adresskomponente zur Selektion des Datenblocks (theoretischer Wertebereich: 1 … 65535).
  • 16-Bit Block Offset: Byte-Offset innerhalb eines logischen Blocks; limitiert die maximale Nutzdatenlänge eines Blocks auf 64\,KiB (2^16\,Bytes).
  • Virtuelle Blöcke (Sparse Mapping): Jeder logische Block spannt im virtuellen Adressraum bis zu 64\,KiB auf; ungenutzter Raum bleibt logisch allokiert, wird jedoch nicht physisch belegt.
• Physischer Adressraum (Lower Layer Sicht / Eep):
  • Page-Alignment (EA_VIRTUAL_PAGE_SIZE): Konfigurierte Paginierungsgröße (im Diagramm: 8\,Bytes).
  • Block-Allokation & Page-Bedarf:
    • Block #1: 32\,Bytes → 4\,Pages (4 × 8\,Bytes = 32\,Bytes), kein Verschnitt (0 Bytes internal residue).
    • Block #5: 100\,Bytes → 13\,Pages (13 × 8\,Bytes = 104\,Bytes), Verschnitt: 4\,Bytes (internal residue).
    • Block #17: 38\,Bytes → 5\,Pages (5 × 8\,Bytes = 40\,Bytes), Verschnitt: 2\,Bytes (internal residue).
• Mathematische & relationale Bindungen:
  • Page-Berechnung: $\text{Pages}(B) = \lceil \text{BlockSize}(B) / \text{EA\_VIRTUAL\_PAGE\_SIZE} \rceil$
  • Blocknummern-Fortschaltung: $BlockID_n+1 = BlockID_n + Pages(B_n)$ Daraus resultiert die Sperrung nachfolgender Blocknummern (z. B. blockiert Block #1 die IDs 2, 3, 4; Block #5 blockiert IDs 6 … 16).
  • Internal Residue (Verschnitt): $\text{Residue}(B) = (\text{Pages}(B) \times \text{EA\_VIRTUAL\_PAGE\_SIZE}) - \text{BlockSize}(B)$

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

Das Diagramm definiert das statische Allokationsmodell, welches die Laufzeit-Adressberechnung deterministisch steuert:

1. API-Aufruf: NvM ruft über MemIf die Schnittstelle Ea_Read, Ea_Write oder Ea_EraseImmediateBlock mit Parametern BlockNumber, BlockOffset und Length auf.
2. Adressauflösung: Das Modul Ea berechnet die physische Basisadresse im EEPROM direkt ohne dynamische Allocation-Tables oder Wear-Leveling (im Gegensatz zu Fee): $$\text{Eep\_Address} = \text{Ea\_BaseAddress} + ((\text{BlockNumber} - 1) \times \text{EA\_VIRTUAL\_PAGE\_SIZE}) + \text{BlockOffset}$$
3. Treiber-Delegation: Ea setzt die Lese-/Schreibanforderung in synchrone/asynchrone Aufrufe an den Treiber ab (Eep_Read, Eep_Write).
4. Fehlerbehandlung:
   • Ist (BlockOffset + Length) > BlockSize, meldet Ea den Fehler EA_E_INVALID_BLOCK_LEN an das Default Error Tracer (Det).
   • Ist die BlockNumber ungültig oder nicht konfiguriert, erfolgt EA_E_INVALID_BLOCK_NO.

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• Konfigurationsverpflichtung (Ea.bmd / BSW-Tooling):
  • EaVirtualPageSize: Muss zwingend ein ganzzahliges Vielfaches der hardwarebedingten EepWriteUnitSize / Eep_PageSize des EEPROMs sein.
  • Nicht-kontinuierliche Blocknummern: Konfiguratoren/Integratoren dürfen EaBlockNumber nicht fortlaufend inkrementieren (1, 2, 3 …). Jede Blocknummer reserviert N virtuelle Page-Indizes. Eine fälschliche Vergabe von Block #2 bei einem 32-Byte-Block #1 führt zu Adressraum-Kollisionen und Datenkorruption.
• Speicherökonomie & Padding:
  • Jedes Datenobjekt im NvM sollte idealerweise auf ein Vielfaches von EA_VIRTUAL_PAGE_SIZE aligned werden, um ungenutzten Speicherverschnitt (internal residue) zu eliminieren.
  • Da die ungenutzten Bytes einer End-Page für Folgeblöcke unzugänglich sind, verringern unpassende Blockgrößen die Netto-Kapazität des physischen Speichers signifikant.
• Architekturelle Grenzen:
  • Adressbereich pro Block fest auf maximal 65.535\,Bytes begrenzt.
  • Keine implizite Redundanzverwaltung oder Blockverschiebung; defekte Speicherzellen führen ohne übergeordnete NvM-Redundanzmechanismen (Redundant Blocks) zum Datenverlust.