浅谈MMU在arm中的作用

本文深入探讨内存管理单元(MMU)的功能,包括虚拟地址映射和访问权限控制。MMU通过将虚拟地址转换为物理地址来管理内存,有效解决内存碎片和重叠问题。同时,通过设置访问权限,确保只读内存区域的安全不受意外修改。

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首先看到mmu先分析它的名称,mmu是Memory Management Unit的缩写,中文名是内存管理单元,既然它是内存管理单元,那么它是如何管理内存的呢?提示如何实现功能的呢?

虚拟地址映射

当操作系统中只有很少的运行任务时,内存空间很充足,但是当多个任务并行处理是,由于内存容量限制任务使用的内存空间中可能会出现碎片/重叠,为了避免出现这种现象,我们提出了虚拟地址的概念,即每个物理地址对应一个虚拟地址,而一个虚拟地址可以对应多个物理地址,即多个程序可能会使用同一个虚拟地址,但是这些虚拟地址映射的物理地址却是不一样的,这样看似很小的物理地址,实际上却被映射了很大的虚拟空间。

我们来举个例子:

#include <stdio.h>

int a = 1;
void main()
{
    printf("&a = %p,a = %d\n",&a,a);
}
#include <stdio.h>

int b = 1;
void main()
{
    printf("&b = %p,b = %d\n",&b,b);
}

我们在计算机上同时运算这两个程序
这里写图片描述

发现两个不一样的程序,不一样的变量但是地址居然是一样的。而这就是我们mmu的功劳了

控制访问权限

我以前的博客讲过内存中的.text段与.rodata段是只读的,那么计算机是如何控制内存的读写呢?

我们使用内存时首先要将手中的虚拟地址通过mmu映射到物理地址之后才会被送到内存地址总线上,那么访问物理地址时就必须要经过mmu这一关。只要将相应地址mmu页表表项设置为只读,那么该地址就无法写入了(稍后我们再谈页表)

对于设置成只读的内存区当被意外的改写时,处理器会产生一个段异常,而操作系统则利用这一异常产生一个core(或dump)文件。通过这一文件,我们可以分析出是哪一段程序试图去改写只读内存的。

这里写图片描述

如果写的有问题,或者是有什么可以改进的地方请多多指教。

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