浅谈MMU（一）

浅谈MMU（一）

        分类：            PowerPC体系结构2010-03-23 21:10427人阅读评论(1)收藏举报

    MMU为Memory Management Unit，主要是负责EA（Effective Address）和PA（Physics Address）之间的转换。在现在的32位系统中，CPU的寻址空间为4GB，但是物理内存的大小却远远小于4GB，CPU生成的地址为EA，通过MMU可以找到Data或Instruction在物理内存中的位置，也就是PA。

    EA和PA之间的转换有三种：页表转换；块转换（BAT）；平坦转换（EA和PA一一对应）。至于BAT和TLB hit的详细过程，会在以后的文章中介绍。这篇文章主要说的是TLB的reloader过程。

    在MMU中有TLB（快表）的存在，为了加快转换的速度。它将近期所使用到的转换规则存于其中，以便查找。

  （以下全部以Data为例，Instruction可以参考）

    CPU产生32位的EA后，将EA的0-19位入MD_EPN的0-19位，然后查找TLB的Entry，如果找到匹配的EA就发生TLB hit，那么就使用该TLB中缓存的规则找到PA。

如果找不到匹配的，就会发生TLB reloader去查找存储在内存的某个特定区域的转换表（Tablewalk）。具体的过程如下：

    MD_EPN的第0-9位写入M_TWB的第20-29位，MD_EPN的第10-19位写入MD_TWC的第20-29位。M_TWB的0-19位为第一级表的基地址，是固定的，第30，31位为0.所以M_TWB的内容为：

                 

    它是一个指针，指向的内存区间里存储的是第一级Descriptor。取这个Descriptor的0-19位放入MD_TWC的0-19.MD_TWC的20-29为EA的10-19，30 31位为0.所以MD_TWC的内容为：

                   

    它也是一个指针，指向的内存区间里是第二级Descriptor。取这个Descriptor的某些位数（具体见下图）和EA相应的最后几位合成最后的PA，并将第二级Descriptor写入MD_RPN（TLB entry）。这样整个TLB reloader的过程就结束了，再次查找TLB会发生TLB hit。整个TLB reloader的过程如下所示：

       

    还有一个小的问题：为什么M_TWB和MD_TWC的最后两位都是0，因为内存当中的Descriptor都是32位的，所以从倒数第3位开始递增，正好是4字节4字节的变化。