MMU与OS

操作系统和MMU

实际上MMU是为满足操作系统越来越复杂的内存管理而产生的。OS和MMU的关系简单说:

  • a.系统初始化代码会在内存中生成页表,然后把页表地址设置给MMU对应寄存器,使MMU知道页表在物理内存中的什么位置,以便在需要时进行查找。之后通过专用指令启动MMU,以此为分界,之后程序中所有内存地址都变成虚地址,MMU硬件开始自动完成查表和虚实地址转换。
  • b.OS初始化后期,创建第一个用户进程,这个过程中也需要创建页表,把其地址赋给进程结构体中某指针成员变量。即每个进程都要有独立的页表。
  • c.用户创建新进程时,子进程拷贝一份父进程的页表,之后随着程序运行,页表内容逐渐更新变化

来源

硬件篇之MMU

许多年以前,当人 们还在使用DOS或是更古老的操作系统的时候,计算机的内存还非常小,一般都是以K为单位进行计算,相应的,当时的程序规模也不大,所以内存容量虽然小, 但还是可以容纳当时的程序。但随着图形界面的兴起还用用户需求的不断增大,应用程序的规模也随之膨胀起来,终于一个难题出现在程序员的面前,那就是应用程 序太大以至于内存容纳不下该程序,通常解决的办法是把程序分割成许多称为覆盖块(overlay)的片段。覆盖块0首先运行,结束时他将调用另一个覆盖块。虽然覆盖块的交换是由OS完成的,但是必须先由程序员把程序先进行分割,这是一个费时费力的工作,而且相当枯燥。人们必须找到更好的办法从根本上解决这个问题。不久人们找到了一个办法,这就是虚拟存储器(virtual memory).虚拟存储器的基本思想是程序,数据,堆栈的总的大小可以超过物理存储器的大小,操作系统把当前使用的部分保留在内存中,而把其他未被使用的部分保存在磁盘上。比 如对一个16MB的程序一个内存只有4MB的机器,OS通过选择,可以决定各个时刻将哪4M的内容保留在内存中,并在需要时在内存磁盘间交换程序片 段,这样就可以把这个16M的程序运行在一个只具有4M内存机器上了。而这个16M的程序在运行前不必由程序员进行分割。
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