MMU与cache

这一快理解的非常浅：

MMU

  虚拟存储器对内存进行了逻辑上的扩充。比如一个32位的CPU系统，逻辑上的寻址可以达到4GB，但是如果直接对物理地址进行寻址，就要受到主存大小的限制。

 

在这种条件下，虚拟地址应运而生，每个应用程序的访存空间都可以达到4GB，当然这里用的是虚拟地址。Cpu发出虚拟地址之后会被转化为MVA（变化后的虚拟地址），MMU接收到MVA，将MVA转化为物理地址。

 

现在，先来看看第一个阶段，VA（虚拟地址）转化为MVA：

 

   上图就是VA转化为MVA的算法，va转化为MVA需使用进程标示号PID，这个过程是由硬件自动完成的。这样做有一个好处，当两个程序的va都是0-（32M-1）的时候，他们的MVA并不会重叠，免去了处理VA冲突的过程（处理VA冲突需要重建页表，使无效CACHE，和TLBS等，代价昂贵）。

   

   第二个阶段，将MVA转化为物理地址：

   主要过程如下：

1. 根据给定的MVA中的一级页表索引和TTB找到一级列表中的条目。

2. 如果此条目是段描述符（最后两位标示），则根据段描述符和段内地址直接读取到物理地址。

3. 如果此条目是二级页描述符，则利用此描述符和二级页表索引找到二级页表中的下一个条目。

4. 如果此条目是页描述符，则根据此描述符和页内地址直接找到物理地址。

5. 其他情况出错。

可以看出，一级页表需要两次访存能够找到真正的物理地址。二级页表需要三次访存才能找到物理地址。

 

下面介绍一个二级页表找到物理地址的例子：：

首先MVA如下：

 

然后根据TTB得出粗页表中条目的位置：

 

取出一级页表中此地址的数值，并得出二级页表中的条目的地址：

 

取出二级条目中此地址的数值，和页内索引得出真实的物理地址：

 

至此，完事。

注：上图中红色区域就是对是段还是页表还是哪种描述符的标示。

 

对于几个寄存器的说明：

TTB：也就是协处理器C15的2号寄存器，存的是当前页表的基地址。

TLB：其实就是页表条目的cache，储存近期用过的页表条目，避免每次都要去主存进行查询。

 

   

 

 

CACHE

两种写数据方式：

1. 写穿式：cpu写入cache时，同时写入主存。

2. 回写式：只有当cache中的数据被换出或清空时，才将更新的数据写入主存。

 

Cache的两种操作：

1. 清空：把cache或写缓冲中已经脏的数据（修改过，但未写入主存）写入主存。

2. 使无效：使之不能再使用，不将脏的数据写回主存。

 

Cache分为指令cache和数据cache

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