[TZ]内存与IO访问(1)--地址，MMU、内存管理相关概念

说在前面(只关注概念的看官可以跳过)：笔者正好买了s5pv210的板子，所以非X86部分尽量会以s5pv210(ARMv7 - CortexA8)的设定、参数为例来说明。顺便自己学习一下。非特指的其他内内容以 X86体系结构的32位版本(IA_32)描述。如果使用网络资料还可能用到s3c2410等芯片。
由于ARM不同版本内核体系结构不同，而很多资料没加区分全部以ARM代替还是带来不少麻烦。

(image source: http://www.arm.com/zh/products/processors/instruction-set-architectures/index.php)
ARMv7有三个系列: ARMv7-A, ARMv7-R, ARMv7-M
ARMv7-A: Application profile, 支持ARM和Thumb指令集, 支持MMU(Memory Management Unit) - s5pv210属于这一类
ARMv7-R: Real-time profile, 支持ARM和Thumb指令集, 支持MPU(Memory Protection Unit), 无MMU
ARMv7-M: Micro-controller profile, 只支持Thumb指令集, 支持MPU, 无MMU
更多ARMv7架构资料

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1.1 地址、地址空间

虚拟地址、物理地址、总线地址

虚拟地址：CPU核角度看到的地址（线性地址）
物理地址：CPU通过MMU控制器看到的内存地址。
总线地址：从设备角度看到的内存地址。

物理空间、虚拟空间
支持MMU的32bit 平台，物理存储和虚拟存储空间的地址分布都是0x00000000到0xFFFFFFFF，共4GB。
Linux运行在虚拟空间，负责将物理内存、设备空间(设备的寄存器，设备内存)根据不同需求映射到4G虚拟空间。

物理空间布局

Linux的物理空间布局和处理器相关，查看s5pv210芯片手册，Memory Map一节说明。

(image source: s5pv210 Manuals)

NR_BANKS表示系统中支持的最大内存bank数，一般等于处理器的RAM片选数。
mem_init()函数会将所有节点的页帧位码表所占空间、孔洞页描述符空间及空闲内存页都释放掉。

虚拟空间布局
在支持MMU的系统中，当系统做完硬件初始化后就使能MMU功能，这样整个系统就运行在虚拟存储空间中。MMU实现虚拟存储空间到物理存储空间映射功能，而虚拟存储空间与物理存储空间的映射关系则是由Linux内核来管理的。