arm内存管理单元学习x

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1、内存管理单元MMU——1主要的功能1.管理虚拟存储器、物理存储器的控制线路2.负责虚拟地址映射为物理地址3.提供硬件机制的内存访问授权地址范围：由CPU的位数决定，例如一个32位的CPU，它的地址范围是0~0xFFFFFFFF（4G)1相关概念分页机制：虚拟地址空间划分成称为页（page）的单位，而相应的物理地址空间也被进行划分，单位是页帧(frame).页和页帧的大小必须相同。TLB和地址转换表2相关概念1.TLB(translationlookasidebuffer)转换遍历缓存。TLB是MMU的核心部件，它存储少量的虚拟地址与物理地址的转换关系，它其实是物理内存区的一

2、小段内存。TLB是位于内存中的页表的cache，如果没有TLB，则每次取数据都需要两次访问内存,即查页表获得物理地址和取数据.2.地址转换表。当TLB中没有缓冲对应的地址转换关系时，需要查找这个地址转换表，找到虚拟地址与物理地址的对应关系。在大多数处理器中，这个转换表为多级页表，比如386里面的页目录表和页表将线性地址映射为物理地址2功能说明现代的多用户多进程操作系统，需要MMU，才能达到每个用户进程都拥有自己独立的地址空间的目标。使用MMU,操作系统划分出一段地址区域，在这块地址区域中，每个进程看到的内容都不一定一样。例如WINDOWS操作系统将地址范围4M-2G划分为用

3、户地址空间，进程A在地址0X400000（4M）映射了可执行文件，进程B同样在地址0X400000（4M）映射了可执行文件，如果A进程读地址0X400000，读到的是A的可执行文件映射到RAM的内容，而进程B读取地址0X400000时，则读到的是B的可执行文件映射到RAM的内容。将线性地址映射为物理地址2功能说明CP15寄存器介绍—与MMU有关的寄存器CP15的C8寄存器用来控制清除TLB的内容，是只写寄存器，读操作将产生不可预知的后果。CP15的C10寄存器用于控制TLB内容锁定。如果系统中包含独立的指令TLB和数据TLB，那么对应于数据TLB和指令TLB分别有一个独立的

4、TLB内容锁定寄存器，用来选择其中的某个寄存器CP15寄存器介绍—与MMU有关的寄存器ARMMMU硬件采用2级页表结构：一级页表（L1）和二级页表（L2）3MMU的页表一级页表支持4种类型的页表项-由bit[1:0]决定：1.1MB段转换项；（指向一个1MB的存储段）2.指向L2细页表的目录项；（包含一个L2细页表首地址的指针，同时包含L1表项代表的1MB虚存段的域信息。细页表必须与4KB的倍数地址对齐）3.指向L2粗页表的目录项；（粗页表必须与1KB的倍数地址对齐）4.产生中止异常的错误项一级页表两大类：1.指向第一级页表（L2页表）的基地址2.直接指

5、向1MB的物理内存L1主页表既可作为L2页表的页目录，也可作为用于转换1MB虚拟页（称为一段）的普通页表L1页表中每个表项可以覆盖1MB的内存，由于有4096K个选项（item），所以总计可以覆盖4096K*1MB=4GB的内存空间。3MMU的页表L1每种页表的结构ARMMMU硬件采用2级页表结构：一级页表（L1）和二级页表（L2）3MMU的页表二级页表有4种类型的页表项）-由bit[1:0]决定：1.定义64KB页帧属性的大（large）页表项；（包含一个64KB物理存储块的基地址，同时还包含4组权限位域，以及页的cache和写缓冲器属性。每一组访问权限位域代表虚存页的1

6、/4，这些页表项可以看成是16KB子页，以更好的控制64KB页的访问权限）。2.定义4KB页帧属性的小（small）页表项；3.定义1KB页帧属性的微（tiny）页表项；4.访问时产生页错中止异常的错误页表项。（注意区别大页，小页，微页和粗页表，细页表）一个L2粗页表有256（1MB/4KB）个页表项,占用1KB的主存空间，每个页表项将一个4KB的虚拟存储块转换成一个4KB的物理存储块。粗页表支持4KB或64KB的页，页表项包含的是4KB或64KB的页帧的首地址。如果转换的是一个64KB的页，对于每个64KB的页，同一个页表必须在页表中重复16次。一个L2细页表有1024

7、（1MB/1KB）个页表项,占用4KB的主存空间，每个页表项将一个1KB的虚拟存储块转换成一个4KB的物理存储块。细页表支持1KB,4KB或64KB的页，页表项包含的是1KB,4KB或64KB的页帧的首地址。3MMU的页表L2每种页表的结构页表：存在内存中的地址转换表，页表由一个个条目(描述符)组成条目：每个条目存储了一段虚拟地址对应的物理地址及其访问权限，或者下一级页表地页号：从页表基址开始，每页的索引号页内偏移：某一页的内部偏移地址条目也称为“描述符”(Descriptor)：段描述符，大页描述符，小页描述符，