MMU

为什么要使用虚拟地址：

　　多进程时，都直接访问物理地址，容易发生冲突；

　　不利于进程地址空间的隔离

　　物理内存有限，物理内存紧张时，使用虚拟地址，可以分时复用同一个物理页面，swap到disk

MMU是处理器/核中的一个硬件单元，通常每个核一个MMU，MMU = TLB(translation lookaside buffer) + TWU(table walk unit)，可以完成VA->PA转换，和权限检查(permission check)

page table是每个进程独有的，存储在main memory中（也可以被swap到disk）

转换过程：
　　VPN/VPO PPN/PPO，VPO==PPO，本质上就是VPN->PPN的过程

TLB是给page table设计的硬件缓存，转换va->pa时，先从TLB中查找，hit后进行权限检查，然后返回PA（或者protection fault，即SIGSEGV）；TLB miss后，触发page table walk， page in mem(entry对应的p-present位是1)，则update TLB，page not in mem(entry对应的p-present位是0)，则触发page fault，然后分配物理内存，demand paging，或者从disk load page，然后将P位置1。

TLB miss后使用table walk unit（硬件单元查找（通常CISC架构比如IA-32） - hardware TLB miss handling，page table中没有，出现page fault时，才会交由软件处理；也可以使用软件的方式software TLB miss handling（通常RISC架构比如Alpha处理器）。硬件快，软件灵活，IA-64提供了一种混合方式）。

在多级页表系统中，其实每级页表都可以视为一种“虚拟地址”向“物理地址”的转换，只是这里的“虚拟地址”是待转换的虚拟地址的一个位域子集，而除了最后一级页表PTE是直接指向物理页面的，其他级别页表里的“物理地址”都是指向对应下一级页表的首地址。

每一级的位数怎么确定的，4kB，10个bit，对应每一个4个字节，大小为4KB。
多级页表增加了内存访问次数，进而增加了转换时间，可以使用large page / paging structure caches优化。

 

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