MIPS虚拟地址到物理地址转换过程

    开启虚拟地址使能的系统上，CPU发起的访问最初都是虚拟地址VA，而真正从物理主存中获取内容需给内存控制器的地址是物理地址PA，所以在CPU发起访问后，需要一系列的动作完成VA到PA的转换，这需要OS和硬件协同来完成。一些概念如MMU，TLB，页表等如下所述：http://blog.csdn.net/kklvsports/article/details/9208511。简要过程如下：VA以页表大小取余，得到PA的低位，关键是PA的高位(PFN)如何得到。内存中存放着页表，页表记录的是VPN到PFN的对应关系(一般可能会分为多级页表)，以VPN查询页表即可获得PFN。为了加速这个查询，引入了TLB，TLB记录的是一个内存页表的一个子集，相当于是内存页表的缓存。所以MMU在以VPN索引先在TLB中查找页表，如果查询TLB miss则会产生异常，由异常处理程序进行地址转换。

VA转换需要的相关寄存器：

EntryHi寄存器,各个位域的含义如下:

ASID: Address Space ID地址空间标示符

VPN2:Virtual PageNumber 虚拟页号，2意思mips映射两个物理页表

Fill：VPN2的扩展

R：MIPS64才有，意义如下

PageMask寄存器用于配置页表大小：

EntryLo0/EntryLo1寄存器

G：globalflag全局标志，如果该bit置位，在TLB匹配的时候忽略ASID

V：validflag有效标志

D：dirtyflag“脏”标志，指示该页是否可写，为1表示可写

C：cacheabilityand Coherency

PFN：pageframe number物理帧号

Fill: 该位域对写操作，读操作返回全0；

虚拟地址转换为物理地址过程为：

虚拟地址的高位(VPN)和当前程序的ASID送给TLB，与TLB中的所有entry表项同时进行匹配，匹配过程中如果有如下都满足的TLB表项，从中读取PFN,V,D域

        1.当前程序(进程)的ASID等于TLB表项中的ASID(EntryHi的Gbit置位的话，不比较ASID)

2.虚拟地址的bit63~62与TLB表项的R字段相同

3.虚拟地址的相应位域和TLB的VPN2相同,相应位域取决于PageMask寄存器设置的页表大小

注意最终转换是否成功取决于V,D域。如果V无效，该entry无效，产生TLB无效异常；如果D指示不可写，而有写操作会产生TLB修改异常。如果没有上述异常，即是TLB命中，命中entry的PFN和虚拟地址低位(1KBpage的话是低10bit，4KBpage的话低12bit)构成最终的物理地址。