【正文】 72 ARM的 MMU支持如下的段和頁 : ? 段 (sections)，由 1MB的塊組成 ? 大頁 (large pages)，由 64KB 的塊組成 ? 小頁 (small pages)，由 4KB 的塊組成 ? 微小頁 (tiny pges)，由 1KB 的塊組成 頁表類型 頁表單位數(shù) 頁表占用內(nèi)存 支持頁的單位 一級頁表 4096(*1M=4G) 16k(4096*4B) 1M 粗頁表 (corase page) 256(*4K=1M) 1k(256*4B) 4k或者 64k 細頁表 (fine page) 1024 4k(1024*4B) 1k、 4k 或者 64k ARM MMU的地址轉(zhuǎn)換 73 1 1偏 移 量0邏 輯 頁 號 （ 需 轉(zhuǎn) 換 基 地 址 ）3 1 1 2邏 輯 地 址1 1偏 移 量0物 理 頁 號3 1 1 2物 理 地 址轉(zhuǎn) 換 的 過 程邏 輯 頁 號 物 理 頁 號命 中ARM MMU的地址轉(zhuǎn)換 74 第一級描述符 891 0 012345671 1A P段 基 地 址3 1 1 2段2 0S B Z 0域1 C B 1 0891 0 01234567粗 頁 表 基 地 址3 1粗 頁 表0域1 C B 0 189 01234567細 頁 表 基 地 址3 1細 頁 表S B Z域1 C B 1 11 2 1 101無 效3 1錯 誤 項0 0按 照 描 述 符后 2 位 區(qū) 分 類 型ARM MMU的地址轉(zhuǎn)換 75 標志 位 含義 類型 [1:0] 段、粗頁或者細頁 B [2] 寫緩沖使能 C [3] Cache使能 域 domain [8:5] 16個域中的哪一個，根據(jù) CP15的R3 AP （僅段描述符） [11:10] 存取權(quán)限 段基地址 [31:20] 1M對齊 粗頁基地址 [31:10] 1K對齊 細頁基地址 [31:12] 4K對齊 ARM MMU的地址轉(zhuǎn)換 MMU二級描述符含義 76 R 2 的 [ 3 1 : 2 0 ] 位 獲 取 低 一 級頁 表 地 址 ， 然 后 根 據(jù) 邏 輯地 址 [ 3 1 : 2 0 ] 奪 得 第 一 級 頁表 項第 一 級頁 表 項 后 2 位根 據(jù) R 2 訪 問第 一 級 頁 表段 方 式粗 頁 表 方 式 細 頁 表 方 式0 11 01 1段 基 地 址+ 偏 移 量獲 得 物 理 地 址第 二 級描 述 符 后 2 位大 頁 表 方 式（ 6 4 k ）小 頁 表 方 式（ 4 k ）0 11 0獲 得 粗 頁 表 地 址（ 2 5 6 項 ）獲 得 細 頁 表 地 址（ 1 0 2 4 項 ）產(chǎn) 生 邏 輯 地 址[ 3 1 : 0 ]第 二 級描 述 符 后 2 位大 頁 表 方 式（ 6 4 k ）小 頁 表 方 式（ 4 k ）0 11 0小 頁 表 方 式（ 1 k ）1 1根 據(jù) 粗 頁 表 基地 址 的 [ 3 1 : 1 0 ]地 址 獲 得 粗 頁表 ， 根 據(jù) 邏 輯地 址 [ 1 9 : 1 2 ] 粗頁 表 級 頁 表 項根 據(jù) 細 頁 表 基 地址 的 [ 3 1 : 1 2 ] 地 址獲 得 細 頁 表 ， 根據(jù) 邏 輯 地 址[ 1 9 : 1 0 ] 細 頁 表 級頁 表 項ARM MMU的地址轉(zhuǎn)換 R2[31:14]第一級頁表地址，結(jié)合邏輯地址 [31:20]得到第一級頁表項 結(jié)合邏輯地址[19:12]得到第二級頁表項 結(jié)合邏輯地址[19:110]得到第二級頁表項 77 段方式 01偏 移 量0基 值3 1邏 輯 地 址偏 移 量0基 值3 1物 理 地 址2 0 1 92 0 1 9014 0 9 5對 應 頁 表 項L 1 主 頁 表ARM MMU的地址轉(zhuǎn)換 78 二級頁方式 123 1無 效0錯 誤 頁 表1 63 1基 物 理 地 址大 頁 表( l a r g e p a g e s )001 010B2C3891 0 45671 11 2A P 0A P 1A P 2A P 3S B Z1 53 1基 物 理 地 址小 頁 表( s m a l l p a g e s )1 010B2C3891 0 45671 11 2A P 0A P 1A P 2A P 33 1基 物 理 地 址微 頁 表( t i n y p a g e s )1 010B2C3891 0 4567A P 0S B Z按 照 后 2 位區(qū) 分 頁 類 型ARM MMU的地址轉(zhuǎn)換 1 0 1 79 二級頁方式 10L 2 偏 移0L 1 偏 移3 1邏 輯 地 址偏 移 量0物 理 基 值3 1物 理 地 址2 0 1 92 0 1 9014 0 9 5L 2 主 頁 表1 2 1 1偏 移 量1 2 1 1012 5 5L 1 主 頁 表第 一 步 訪 問第 二 步 訪 問找 2 級 頁 表基 地 址對 應 2 級頁 表 項ARM MMU的地址轉(zhuǎn)換 1 0 80 存儲權(quán)限 ARM MMU的地址轉(zhuǎn)換 虛 擬 地 址地 址 對 齊 故 障 檢 驗第 一 級 描 述 符段 頁取 頁 表 項檢 驗 頁 域 的 狀 態(tài)用 戶 用 戶管 理 者物 理 地 址段 變 換 故 障對 齊 故 障頁 變 換 故 障頁 域 故 障檢 驗 權(quán) 限 檢 驗 權(quán) 限 子 頁 權(quán) 限 故 障段 域 故 障段 權(quán) 限 故 障81 AP（ Access permissions，訪問權(quán)限），訪問權(quán)限需要結(jié)合 CP15寄存器 1的 System (S)或者 ROM (R)位來設(shè)定。統(tǒng)一寄存器 輔助寄存器必須為 c0 ARM MMU的操作 71 ARM MMU的地址轉(zhuǎn)換 在存儲器的管理中，地址轉(zhuǎn)換的含義是從邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址。指令寄存器 如果 TLB為 統(tǒng)一 的，寄存器只有 1個存在， opcode2必須為 0。 opcode2 == 0 選擇數(shù)據(jù) TLB鎖定寄存器 opcode2 == 1 選擇指令 TLB鎖定寄存器 例如： mcr p15,0,r0,c10,c0,0 。這種方式能否被后來的結(jié)果覆蓋由寄存器 R10決定。 59 ARM MMU的功能 CP15的主要管理和配置功能如下； ? 頁表 ? TLB（轉(zhuǎn)換旁路緩沖器） ? 域和訪問權(quán)限 ? Cache和寫緩沖器 ? 快速上下文切換 60 ARM MMU的功能 CP15協(xié)處理器的功能模塊： 功能 使用寄存器 全局控制 寄存器 0、 1 MMU 寄存器 8， 10以及寄存器 1中的部分 MPU 寄存器 6以及寄存器 1中的部分 Cache和 Write Buffer 寄存器 9 FSCE 寄存器 13 測試和時鐘控制 寄存器 15 保留 寄存器 1 1 14 61 ARM MMU的操作 MMU的功能相關(guān)的 CP15中寄存器的描述 寄存器 主要操作 R1 使能 /禁止 MMU、 cache、寫緩沖 R2 設(shè)置變換表基地址（ 16k對齊） R3 設(shè)置 16個域的訪問權(quán)限 R8 操作 TLB功能（無效統(tǒng)一 TLB、無效指令或數(shù)據(jù) TLB） 62 主 內(nèi) 存轉(zhuǎn) 換 表 遍 歷高 速 緩 沖行 預 取T L BC a c h e 和 寫 緩 沖訪 問 控 制 器 件A R M物 理 地 址（ P A ）訪 問 域 位終 止C \ B 位當 MMU被禁止的時候存儲器按如下處理： ? 根據(jù)具體的情況決定是否允許 Cache和寫緩沖 ? 沒有存儲區(qū)訪問的權(quán)限， MMU也不會產(chǎn)生異常信號 ? 物理地址的虛擬地址相同，即平板（ flat address mapping）地址映射模式 ARM MMU的操作 63 R1 控制寄存器 （類型： ARMv3：只寫， ARMv4：讀寫） M (位 [0])：允許 MMU A (位 [1])：允許定位故障檢測 C (位 [2])：允許數(shù)據(jù) Cache或者統(tǒng)一 Cache W (位 [3])：允許寫緩沖 P (位 [4])：從 2632位異常處理（異常程序地址位數(shù)） D (位 [5])：從 2632位地址區(qū)域（ 26位地址異常檢查使能） L (位 [6])：至上一次中止區(qū)域（終止模型選擇） B (位 [7])：從小端到大端 S (位 [8])：修改 MMU系統(tǒng) Z F R S891 01 1U N P / S B Z PP R V I1 21 31 4W C A M0123B L D P45671 53 1ARM MMU的操作 RR 64 R (位 [9])： ROM保護狀態(tài) F (位 [10])：控制外協(xié)處理器通信速度 Z (位 [11])：允許分支預測 I (位 [12])：允許指令 Cache V (位 [13])：向量地址 (從 0x00000000 0x0000001C到 0xFFFF0000 0xFFFF001C) RR (位 [14])：控制 Cache置換算法（淘汰算法類型選擇） L4 (位 [15])：對于 ARMv5以后版本，控制向后兼容（ Thumb2） 位 [31:16