mmu存儲(chǔ)器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)允許對(duì)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的精細(xì)控制，而mmu主要由arm中協(xié)處理器coprocessor15 （cp15）控制。

　　協(xié)處理器主要控制：片內(nèi)的mmu、指令和數(shù)據(jù)緩存（idc）、寫緩沖（write buffer）。

　　mmu大部分的控制細(xì)節(jié)由存儲(chǔ)器中的轉(zhuǎn)換表提供，這些表的入口定義了從1kb到1mb的各種存儲(chǔ)器區(qū)域的屬性。這些屬性介紹如下。

　　1．虛擬地址到物理地址映射

　　arm處理器產(chǎn)生的地址稱為虛擬地址，mmu允許把這個(gè)虛擬地址映射到一個(gè)不同的物理地址上，這個(gè)物理地址表示了被訪問(wèn)的主存儲(chǔ)器的位置。它允許用很多方式管理物理存儲(chǔ)器的位置，例如：它可以用具有潛在沖突的地址映射為不同的進(jìn)程分配存儲(chǔ)器，或允許具有不連續(xù)地址的應(yīng)用把它映射到連續(xù)的地址空間。mmu有兩層頁(yè)表（two-level pagetable）用來(lái)進(jìn)行虛擬地址向物理地址轉(zhuǎn)換，cp15定義16個(gè)寄存器，只有mrc和mcr指令才能對(duì)它們操作。

　　物理地址映射主要用于片選地址cs的選取，mmu映射需要參考這個(gè)物理地址。表給出了arm7物理地址映射表。

　　表 arm7物理地址映射表

　　說(shuō)明：如果使用了快速上下文切換擴(kuò)展（fast context switch extension），則虛擬地址應(yīng)該是修改過(guò)的虛擬地址（modified virtual address）。

　　2．存儲(chǔ)器訪問(wèn)權(quán)限（permlsslons）

　　這些控制包括對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)域的不可訪問(wèn)權(quán)限、只讀權(quán)限、讀寫權(quán)限。當(dāng)訪問(wèn)不可訪問(wèn)權(quán)限的存儲(chǔ)器時(shí)，會(huì)有一個(gè)存儲(chǔ)器異常通知arm處理器。允許權(quán)限的級(jí)別也受程序是運(yùn)行在用戶狀態(tài)還是特權(quán)狀態(tài)影響，還與是否使用了域有關(guān)。

　　3．高速緩存和緩沖位

　　系統(tǒng)控制協(xié)處理器的寄存器允許對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行高級(jí)控制，如轉(zhuǎn)換表的位置。它們也用來(lái)為arm提供內(nèi)存異常的狀態(tài)信息。

　　查找整個(gè)轉(zhuǎn)換表的過(guò)程稱作轉(zhuǎn)換表遍歷，它由硬件進(jìn)行，并需要大量的執(zhí)行時(shí)間（至少一個(gè)存儲(chǔ)器訪問(wèn)，通常是兩個(gè)）。為減少存儲(chǔ)器訪問(wèn)的平均消耗，轉(zhuǎn)換表遍歷結(jié)果被高速緩存在一個(gè)或多個(gè)叫“translation lookaside buffers（tlbs）”的結(jié)構(gòu)中。通常在arm中每個(gè)內(nèi)存接口都有一個(gè)tlb。如果系統(tǒng)有高速緩存，高速緩存的數(shù)量通常也是由同樣方法確定的。所以在高速緩存的系統(tǒng)中，每個(gè)高速緩存都對(duì)應(yīng)一個(gè)tlb。當(dāng)存儲(chǔ)器中的轉(zhuǎn)換表被改變或選中了不同的轉(zhuǎn)換表（通過(guò)寫cp15寄存器）時(shí)，先前高速緩存的轉(zhuǎn)換表遍歷結(jié)果將不再有效。mmu結(jié)構(gòu)提供了刷新tlb的操作。

　　mmu結(jié)構(gòu)也允許特定的轉(zhuǎn)換表遍歷結(jié)果被鎖定在一個(gè)tlb中，這就保證了對(duì)相關(guān)存儲(chǔ)器區(qū)域的訪問(wèn)絕不會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換表遍歷，這也對(duì)那些把指令和數(shù)據(jù)鎖定在高速緩存中的實(shí)時(shí)代碼有相同的好處。

　　圖 說(shuō)明了arm高速緩存系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

　　圖 高速緩存的mmu存儲(chǔ)器系統(tǒng)

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