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關于ARM9的MMU重要理解

作者： 時間：2016-11-28 來源：網(wǎng)絡 收藏
MMU給我感覺是個很復雜的東西，網(wǎng)上看了一些資料，勉強知道了一些表面的東西。它有兩個作用：1、把虛擬地址映射到物理地址；2、對內(nèi)存訪問提供控制機制。

原文地址：

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201611/322696.htm

http://blog.chinaunix.net/u1/58780/showart_468065.html

在ARM中，MMU另外提供了一張映射表（MVA），用于程序虛擬地址（VA）到物理地址（PA）的映射。MVA稱為變換后的VA。在程序運行時，CPU只看到VA，而MMU和cache們只看到PA和MVA。應該說，在進程運行切換過程中，映射關系是動態(tài)變化的，因為不同進程和內(nèi)存之間需要不同的映射關系，就需要不斷的重做映射表，這個代價是很大的。所以，有必要讓映射表中需要更新的內(nèi)容很少，以減少性能開支，這就出現(xiàn)了“變換后的”VA，即MVA，如果VA<32M，需要使用進程標識號PID(通過讀CP15的C13獲得)來轉換為MVA。

VA與MVA的轉換方法如下(這是硬件自動完成的)：

if(VA<32M)
MVA=VA|(PID<<25);//VA<32M，即PID*0x02000000作為該進程起始地址
else
MVA=VA;//VA>=32M

如：假設兩個進程1、2運行時的VA都是0-32M，則他們的MVA分別是0x02000000-0x03ffffff、0x04000000-0x05ffffff，這樣進程切換就省事多了，不必進行重建頁表等工作。

但 是，這同時帶來了中斷跳轉的問題。當發(fā)生異常時，需要跳到0x0位置的異常向量表，這個0x0應該是VA，且小于32M，如果開啟了MMU，就會被轉換為 MVA，而不同的PID產(chǎn)生不同的MVA，這就導致異常向量表的地址不統(tǒng)一了。所以，Linux采取了將0x0位置的向量表映射到高地址 0xffff0000處，就沒有上述的問題了，看了半天原來是這么回事。。。

因為，在32位的CPU系統(tǒng)上，虛擬地址空間為2^32 = 4G
而VA和MVA的轉換公式為：
if(VA < 32M) then
MVA = VA | PID << 25;
else
MVA = VA;
這樣，只要每個進程的VA都在32M之內(nèi)，就可以保證每個進程的MVA不會發(fā)生重疊。
2^25 = 32M。另外，可以計算出進程最多為2^(32-25) = 128個
如果說這個是規(guī)定來的，你信不信？呵呵如果是64M的話，那么公式就要改成MVA = VA | PID << 26;
那么PID就只有6位了，linux操作系統(tǒng)能夠支持的進程最多只有2^6=64個了，這樣不劃算
B指令的的機器代碼結構為
31 2827 26 25 24 230
cond101Lsigned_imed
若L為0則為直接跳轉B，若L為1則為連接跳轉BL，signed_imed為24位有符號立即數(shù)，這個值為跳轉的偏移量。
24位有符號數(shù)值的范圍是-8M ~ +8M，而指令中偏移量為1時代表從當前PC開始向下跳1個字，即偏移量的單位為4個字節(jié)
因此，B指令向前和向后尋址的最大范圍為32M
你可以試下如下代碼：
BNEXT
NEXT
NOP
NOP
看一下那條跳轉指令它的機器代碼，最低24位立即數(shù)的值應該是-1
跟字對齊有點關系，因為ARM指令集的指令都是四字節(jié)的，所以偏移量的單位是4個字節(jié)。
如果當前跳轉的偏移量為-1，那么PC會向前跳4個字節(jié)，如果偏移量為-8M，那么PC會向前跳-32M個字節(jié)

恩，最低24位是0xffffff，偏移量就是 -1
BNEXT
NOP
NOP
NEXT
NOP
B跳轉是針對當前PC來計算的，而當前PC值等于當前正在執(zhí)行指令的下下一條指令的地址值
向下跳，偏移量為正數(shù)，向上跳，偏移量為負數(shù)。這個上下方向是針對程序執(zhí)行的方向來說的。

恩，是這樣的

關鍵詞： ARM9MM

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