内存管理单元编程实例.docVIP

一、MMU初步了解?? ?概念:内存管理单元(memory management unit)，简称MMU?? ?主要作用:负责虚拟地址到物理地址之间的转换?? ??? ??? ? 提供硬件机制的内存访问权限检查?? ??? ?发展由来：由于程序的大小逐步发展到大于内存的大小这一问题的出现?? ?导致了虚拟存储器的产生，虚拟存储器的基本思想是：数据、堆栈的总?? ?大小可以超越物理存储器（大于内存的程序在执行的时候只将其中需要?? ?运行的一部分调入内存，其他部分在外部存储器中）。由于虚拟存储器?? ?的出现导致cpu发出的虚拟地址不能够直接送至地址总线，这是就需要?? ?一个将虚拟地址转换物理地址的设备，它就是内存管理单元（MMU）。?? ??? ?32位处理器最大可以虚拟出的地址范围是0~0xffffffff?? ?二、工作特点?? ?1、没有启用MMU时候，cpu发出的地址是物理地址?? ?2、启用MMU后，cpu发出的是虚拟地址?? ?注：另一说法其实是cpu总发出虚拟地址，只不过是在没有进行空间映射?? ?时候，虚拟地址到物理地址的转换是一种线性转换的机制。?? ??? ?虚拟地址到物理地址的转换方法一般有两种：?? ?其一、使用一个固定的函数式?? ?其二、建立一个表格进行映射。（页表由一个个条目组成）?? ??? ?ARM cpu使用页表进行地址转换的过程：?? ?1)根据给定的虚拟地址找到一级页表中的条目?? ?2)如果此条目是段描述符，直接返回物理地址，转换结束?? ?3)否则此条目是二级页表，继续在二级表中查找下一条目?? ?4)如果此条目是页描述符，则返回物理地址，转换结束?? ?5)其他的情况，则转换出错?? ??? ?注：有上述的过程不难知道一般的ARM处理器最多用到二级页表。?? ?三、TLB了解?? ?概念：转译查找缓存（translation lookaside buffer）?? ?作用：解决MMU每次转换都需查表，降低了cpu性能的问题?? ?工作过程：当cpu发出一个虚拟地址的时候，MMU会首先访问TLB，如果?? ?在TLB中有这一虚拟地址的描述符，则直接使用该描述符进行地址转换?? ?。否则MMU访问页表找到对应的描述符在进行地址转换和权限检查，同时?? ?使用一定的算法将这一描述填入TLB中。?? ?四、Cache了解?? ?概念：在主存和cpu的寄存器之间的告诉小容量存储器，简称高速缓冲存?? ?储器，也有的将其叫做快取?? ?作用：将正在执行的指令地址附近的一部分指令或者数据从主存调入这?? ?个存储器，供cpu在一段时间内使用，从而提高程序运行的速度。?? ??? ?一般离cpu越近的cache速度越高，但是其容量一般比较小（按一级、二级?? ?cache来说，一级更高速，二级容量更大一些）?? ??? ?cache有指令快取（ICache)和数据快取（DCache）?? ?五、mmu编程实例：(实验平台mini2440)?? ?下面的实验是将GPB的地址0射到0xA0000000，然后再对虚拟地址?? ?进行操作，点亮led的实例，实验目的在于学习mmu的页表建立，以及的段址映射?? ?的方法。?? ??? ?1、启动代码(start.S)?? ?.text?? ?.global _start?? ?_start:?? ??? ?ldr sp, =0x4096?? ??? ??? ?@以下是c程序，运行前需要设置栈指针?? ??? ?bl? disable_watch_dog?? ??? ?bl? memsetup?? ??? ?bl? copy_2th_to_sdram?? ??? ?bl? create_page_table?? ??? ?bl? mmu_init?? ??? ?ldr sp, =0xB4000000?? ??? ?ldr pc, =0xB0000000???? @这个地址很重要，他必须是第二阶段代码的重载地址（运行地址）?? ?halt:?? ??? ?bl? halt?? ??? ??? ?2、初始化事件(init.c)?? ? /* ?*?init.c:?进行一些初始化，在Steppingstone中运行 ?*?它和head.S同属第一部分程序，此时MMU未开启，使用物理地址 ?*/? /*?WATCHDOG寄存器?*/ #define WTCON?(*(volatile unsigned long?*)0 /*?存储控制器的寄存器起始地址?*/ #define