ARMV8 MM之物理地址/虚拟地址映射

最新推荐文章于 2025-05-21 18:11:56 发布

liuhangtiant

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分类专栏： arm64架构-内存管理学习记录

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/liuhangtiant/article/details/79998655

本文介绍了ARMV8架构中虚拟地址如何通过MMU转换为物理地址的过程，包括两个阶段的转换、翻译表的结构、虚拟和物理地址的范围、页面大小以及虚实地址映射的详细步骤。内容涵盖不同异常级别下的翻译表使用，以及4K、16K、64K页面大小的支持情况。

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ARMV8 MM之物理地址/虚拟地址映射

对于CPU来说，如果没有启动MMU，那么CPU直接通过物理地址寻址，如果启用了MMU，那么CPU通过虚拟地址寻址，MMU负责将虚拟地址转换为物理地址，进而访问实际的物理地址空间。本文主要介绍ARMV8虚拟地址到物理地址的映射方案。

1. Translation stage

ARMV8支持两个stage的地址转换，分别是stage1和stage2。如果转换策略仅使用stage1，则stage1负责将VA转换为PA；如果转换策略使用stage1和stage2，则stage1负责将VA转换为IPA，stage2负责将IPA转换为PA。

2. Translation Tables

ARMV8最多可以支持4个exception level，分别是el0，el1，el2，el3，其特权级别依次升高，el3拥有最高级别的权限。
EL1维护了两组translation table，每一组translation table可能包含level0-leve3多个级别。第一组translation table负责低地址空间映射，第二组translation table负责高地址空间映射。EL1维护的translation table可以给EL0和EL1用。如用户程序工作在EL0，OS工作在EL1，这种情况下用户程序可以使用第一组translation table，使用低地址空间，而OS可以使用第二组translation table，使用高地址空间。
EL2维护了两组translation table，每一组translation table可能包含level0-level3多个级别。第一组translation table负责低地址空间映射，第二组translation table负责高地址空间映射。EL1维护的translation table可以给EL0和EL2用。如用户程序工作在EL0，OS工作在EL2，这种情况下用户程序可以使用第一组translation ta