MMU初始化

最新推荐文章于 2019-04-06 15:37:05 发布

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#内存

MMU（Memory Management Unit）主要负责虚拟地址到物理地址的转换，并控制内存访问权限。转换流程包括：根据虚拟地址获取一级页表索引，通过索引找到表项，依据表项决定转换方式（段转换或细页转换）。Linux系统通常采用细页转换。段式转换通过一级表项的特定部分获取段基地址，加上虚拟地址的偏移量得到物理地址。细粒度页转换涉及二级页表，通过表项找到物理页基地址和偏移量确定物理地址。转换的粒度大小由二级表项的低两位决定。初始化MMU包括建立页表、写入TTB、设置权限和使能MMU等步骤。

一、MMU作用
不同的进程访问相同的地址，可能得到不同的值，因为使用的是MMU进行地址转换；复杂程序中一般使用的是虚拟地址，裸机中才会使用绝对地址，虚拟地址和绝对地址是通过MMU进行转换的，当MMU不工作的时候，程序使用的就是绝对地址；除了地址转换的作用，MMU还可以控制内存单元的访问权限。
二、MMU转换流程简述
1.从虚拟地址取出前面的31-20位，作为索引。
2.根据索引在translation table（一级页表）中找到相应的表项。
3.根据表项最低两位的值决定第二阶段的转换方式。
00：转换无效
01：粗页转换
10：段转换
11：细页转换
4.linux系统一般用细页转换，也有一定的处理器和操作系统用段转换，很少用粗页转换。
5.关于TTB（translation table base）
（1）translation table存放在内存中。
（2）由程序员制造，故程序员知道其基地址（TTB）。
（3）程序员将TTB写入cp15的c2寄存器（TTB寄存器）。
（4）MMU工作的时候从c2寄存器去到TTB，从而找到translation table，进而利用虚拟地址的31-20位可以在该表中找到相应的表项，开始虚拟地址到物理地址的转换。

三、详细转换流程
1.关于段式转换
（1）前提是由虚拟地址找到的一级表项低两位是10。
（2）由表项的31-20位（和虚拟地址的31-20位作为表象索引不一样）得到段的基地址（物理地址）。
（3）由虚拟地址的19-0作为偏移量，每个段的大小事1MB。
（4）基地址 + 偏移量 = 段式转换的物理地址。

2.细粒度页转换
（1）前提是由虚拟地址找到的一级表项低两位是11。
（2）由一级表项的31-12位作为二级页表的基地址找到二级页表。
（3）由虚拟地址的19-10作为二级页表的索引在二级页表中找到相应的表项
（4）由二级页表表项的前面（31-12）提供物理页的基地址，由虚拟地址的11-0位作为偏移（假设二级表项的低两位是10），
（5）物