ARM9學習筆記之——MMU
加入技術交流群
ARM9中的虛擬內存是怎么實現的呢？以下是我的學習總結。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/201611/318812.htmARM920T核是通過CP15來實現MMU機制的。
1. 關于地址
要知道虛擬內存機制必須了解ARM9中的3種地址：VA（虛地址），MVA（修正后虛地址），PA（物理地址）
1）VA，是程序中的邏輯地址，0x00000000~0xFFFFFFFF。
2）MVA，由于多個進程執行，邏輯地址會重合。所以，跟據進程號將邏輯地址分布到整個內存中。MVA = (PID << 25) | VA
3）PA，MVA通過MMU轉換后的地址。
由2可知，地址位共32位，PID占7位，所以最多只能有 128 個進程。而每個進程可訪問的地址位為25位，故只能分到 32MB 的地址空間。（注：不是物理內存空間）
PID是存放在CP15協處理器的C13寄存器的高7位。
2. 關于虛擬內存轉換
CP15從C2中獲得頁基址（TTB）。將 MVA 的高12位作為頁表索引值。獲得頁表項：TTB [ MVA >> 20 ]。注意：頁表項是32位的。
從上可知，一個頁表最多有4096個頁表項，也就是4K。那么，每個頁表項可以表示1MB的地址空間。
得來的項表項分三種：
1）段頁描述符，直接指向1MB的內存空間。
2）粗頁描述符，有256個二級頁表項，每個二級頁表項指向4KB的內存空間。
3）細頁描述符，有1024個二級頁表項，每個二級頁表項指向1KB的內存空間。
## 粗頁描述符中存放的是粗頁表二級表的基址。將MVA的[19~12]位用來進行二級頁表查尋。粗頁表二級表分兩種：
1）大頁描述符，一個描述符可以對應64KB的內存地址，但16個二級描述符對應同一塊內存。
2）小頁描述符，一個描述符只對應4KB的內存地址，每個二級描述符只對應一塊內存。
## 細頁描述符中存放的是細頁表二級表的基址。將MVA的[19~10]，共計10位用于進行二級頁表索引。二級頁表共1024個描述符。剩下的10位作為基址，可訪問空間為1024B。
如下是內存轉換圖：
思考：
通過上面的學習，了解到ARM將4GB的地址訪問空間分成128個32MB，每份供一個進程使用。如此以來，一個進程的地址訪問空間只有32MB。如進程1的地址空間為［0x02000000~0x03FFFFFF］。如果超出這個范圍，地址訪問就是非法的。
那ARM9在設計CP15時為什么不為每一個進程指定一個單獨的頁表。這樣以來，每個進程就可以獨地擁有4GB的地址空間。
如此以來，進程數就不再受限于128個，可以多達1024個進程。而每一個進程的虛擬地址的空間可以擴展到4GB。
評論