ARM9學(xué)習(xí)筆記之——MMU

ARM9中的虛擬內(nèi)存是怎么實現(xiàn)的呢？以下是我的學(xué)習(xí)總結(jié)。

ARM920T核是通過CP15來實現(xiàn)MMU機制的。

1. 關(guān)于地址

要知道虛擬內(nèi)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(zhí)行，邏輯地址會重合。所以，跟據(jù)進程號將邏輯地址分布到整個內(nèi)存中。MVA = (PID << 25) | VA

3）PA，MVA通過MMU轉(zhuǎn)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(nèi)存空間）

PID是存放在CP15協(xié)處理器的C13寄存器的高7位。

2. 關(guān)于虛擬內(nèi)存轉(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(yīng)64KB的內(nèi)存地址，但16個二級描述符對應(yīng)同一塊內(nèi)存。

2）小頁描述符，一個描述符只對應(yīng)4KB的內(nèi)存地址，每個二級描述符只對應(yīng)一塊內(nèi)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(nèi)存轉(zhuǎn)換圖：

思考：

通過上面的學(xué)習(xí)，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(shè)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(shù)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。