【正文】 0x004 00000 0x002 00000 0x005 00000 0x006 00000 0xFFF 00000 0xFFE 00000 0xFFD 00000 0xFFC 00000 0x000 00000 0x000 00000 0 0 0 0 Fine Table Base 1 1 1 Domain Selector Coarse Table Base 1 0 1 Domain Selector 粗略第二級轉(zhuǎn)換頁表 細(xì)致第二級轉(zhuǎn)換頁表 645 虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換 第二級地址變換 虛擬地址 物理地址 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 頁索引 索引進(jìn)入第一級頁表 第一級頁表項 第二級頁表項 頁索引 大頁 /小頁 /微頁基地址 索引進(jìn)入第二級頁表 大頁 /小頁 /微頁基地址 x x C B AP 粗略 /細(xì)致第二級描述基地址 1 頁 x 1 +TTB + 645 虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換 第二級描述保存的是大頁，小頁的基地址 位 [1:0] 代表訪問類別 微頁只支持詳細(xì)頁表 加入微頁是為了改善存儲器以用于更高級的文件分段系統(tǒng) 大頁 錯誤 微頁 小頁 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 大頁基地址 0 1 0 0 AP3 AP2 AP1 AP0 C B 小頁基地址 C B 1 0 AP3 AP2 AP1 AP0 微頁基地址 1 1 C B AP 645 虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換 第二級變換頁表 第二級轉(zhuǎn)換頁表 C B AP3 Large Page Base 0 1 AP2 AP1 AP0 0 0 C B AP3 Small Page Base 1 0 AP2 AP1 AP0 1 1 C B Tiny Page Base 1 1 AP C B AP3 Small Page Base 1 0 AP2 AP1 AP0 C B AP3 Large Page Base 0 1 AP2 AP1 AP0 0 0 粗略頁表 256 項 細(xì)致頁表 1024 項 微頁 1024頁 1kB 大頁 16頁 64kB 大頁 16 頁 64kB 小頁 256 頁 4kB 小頁 256頁 4kB 錯誤 646 域 (domain)和存儲器訪問權(quán)限 域指的是一些段、大頁或者小頁的集合。 MMU 訪問主要由域控制 所有定義的存儲器區(qū)域都有一個相關(guān)聯(lián)的域 域被定義為 2比特的讀寫區(qū) 可以定義 16個域 域通常允許 3個狀態(tài) 客戶態(tài) – 服從段或頁描述中的訪問權(quán)限 管理態(tài) – 忽略段或頁描述中的訪問權(quán)限 所以無錯誤產(chǎn)生 無讀寫態(tài) – 任何訪問都將產(chǎn)生一個域錯誤 可以通過簡單的協(xié)處理器寫操作修改域的讀寫區(qū) D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 31 0 646 域 (domain)和存儲器訪問權(quán)限 646 域 (domain)和存儲器訪問權(quán)限 646與 TLB相關(guān)的操作 如果操作系統(tǒng)改變了頁表中的數(shù)據(jù)，那么緩存在 TLB中的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)可能就不再有效了。 存儲器核有一些 CPl5命令用于 清除 TLB，從而使 TLB中的數(shù)據(jù)作廢。 由于對 TLB表的查詢經(jīng)常會使系統(tǒng)訪問內(nèi)存 (要查詢的段、頁不在 TLB中 )，這就使得系統(tǒng)的平均訪問時間大大增加。對于實時系統(tǒng)，就需要將一些關(guān)鍵的頁表項 鎖定 在訪問速度相對較快的TLB中。 65 快速上下文切換擴展 快速上下文切換擴展原理 快速上下文切換擴展 (FCSE， Fast Context Switch Extension)是 MMU中的一個附加硬件，用于提高 ARM嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)性能。 FCSE使得多個獨立任務(wù)可以運行在一個固定的重疊存儲空間中，而在上下文切換時，不需要清理 (clean)或清除 (flush)Cache和 TLB。 65 快速上下文切換擴展 快速上下文切換擴展原理 65 快速上下文切換擴展 C13用于快速的文本切換 (FCSE) 進(jìn)程 ID 可以取代虛擬地址的位 [31:25] 如果 CP15 之 R13 是 0, VA 位 [31:25] 未修改 有效地允許每個進(jìn)程運行在相同的虛擬地址空間 復(fù)未時為 0 MCR/MRC p15,0,Rd,c13,c0,0 讀進(jìn)程 ID寄存器，返回進(jìn)程標(biāo)識 寫操作將更新進(jìn)程標(biāo)識 Process ID SBZ 31 25 24 0 65 快速上下文切換擴展 C13用于快速的文本切換 (FCSE) VA[24:0] 進(jìn)程 ID VA[31:25] 判決邏輯 來自內(nèi)核的指令地址 VA[31:0] MVA[31:0] 修改過的地址 送入 Cache和 MMU OS 進(jìn)程管理 65 快速上下文切換擴展 如果 ( 0 ? VA 32 MB ) 則 MVA = (32MB? Process ID) + VA 4 GB 32 MB 來自內(nèi)核的虛擬地址 (VA) MMU虛擬地址 (MVA) 4 GB 32 MB 0 MB 進(jìn)程 ID P0 P1 P2 P3 P4 P31 P30 0 MB 階段總結(jié) ? ARM存儲器的組織 ? 協(xié)處理器 CP15的用途 ? Cache的工作原理和控制策略 ? 存儲管理單元 MMU的作用 ? 虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換 ? 快速上下文切換 階段練習(xí) 相比一級頁表，多級頁表有何優(yōu)點？ 頁表為 Coarse Page Table，頁為 Large Page時的轉(zhuǎn)換過程是怎樣的？ 為使系統(tǒng)性能最佳， NWay Set Associative Cache的N應(yīng)根據(jù)什么確定？ 本章總結(jié) CP15協(xié)處理器 協(xié)處理器 CP15結(jié)構(gòu)和功能 高速 Cache 內(nèi)存管理單元 MMU 快速上下文切換 ARM存儲器