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内存管理单元MMU(memory management unit)

内存管理单元MMU(memory management unit)的主要功能是虚拟地址(virtual memory addresses)到物理地址(physical addresses)的转换。除此之外,它还可以实现内存保护(memory protection)、缓存控制(cache control)、总线仲裁(bus arbitration)以及存储体切换(bank switching)。


工作机制

MMU功能图

CPU将要请求的虚拟地址传给MMU,然后MMU先在高速缓存TLB(Translation Lookaside Buffer)查找转换关系,如果找到了相应的物理地址则直接访问;如果找不到则在地址转换表(Translation Table)里查找计算。

虚拟地址

现代的内存管理单元是以页的方式来分区虚拟地址空间(the range of addresses used by the processor)的。页的大小是2的n次方,通常为几KB。所以虚拟地址就被分为了两个部分:virtual page number和offset

Page Lookups

页表项(page table entry)

上面从虚拟页号在页表里找到的存放物理页表号的条目就是页表项(PTE)。PTE一般占1个字长,里面不仅包含了physical page number,还包含了重写标志位(dirty bit)、访问控制位(accessed bit)、允许读写的进程类型(user/supervisor mode)、是否可以被cached以及映射类型(PTE最后两位)。

映射

  • 映射方式

        映射方式有两种,段映射和页映射。段映射只用到一级页表,页映射用到一级页表和二级页表。
  • 映射粒度

        段映射的映射粒度有两种,1M section和16M supersection;页映射的映射粒度有4K small page、64K large page和过时的1K tiny page。

映射方式图解


References

1. Memory Management Unit
2. Translating Addresses
3. 映射方式

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