在ARM存储系统中,使用内存管理单元(MMU)实现虚拟地址到实际物理地址的映射。
利用
MMU,可把SDRAM的地址完全映射到0x0起始的一片连续地址空间,而把原来占据这片空间的FLASH或者ROM映射到其他不相冲突的存储空间位置。
例如,FLASH的地址从0x00000000~0x00FFFFFF,而SDRAM的地址范围是0x3000 0000~0x3lFFFFFF,则可把
SDRAM地址映射为0x00000000~0xlFFFFFF,而FLASH的地址可以映射到0x90000000~0x90FFFFFF(此处地址空
间为空闲,未被占用)。映射完成后,如果处理器发生异常,假设依然为IRQ中断,PC指针指向0xl8处的地址,而这个时候PC实际上是从位于物理地址的
0x30000018处读取指令。通过MMU的映射,则可实现程序完全运行在SDRAM之中。在实际的应用中.可能会把两片不连续的物理地址空间分配给
SDRAM。而在操作系统中,习惯于把SDRAM的空间连续起来,方便内存管理,且应用程序申请大块的内存时,操作系统内核也可方便地分配。通过MMU可
实现不连续的物理地址空间映射为连续的虚拟地址空间。操作系统内核或者一些比较关键的代码,一般是不希望被用户应用程序访问。通过MMU可以控制地址空间
的访问权限,从而保护这些代码不被破坏。
MMU的实现过程,实际上就是一个查表映射的过程。建立页表是实现MMU功能不可缺少的一步。页表位于系统的内存中,页表的每一项对应于一个虚
拟地址到物理地址的映射。每一项的长度即是一个字的长度(在ARM中,一个字的长度被定义为4Bytes)。页表项除完成虚拟地址到物理地址的映射功能之
外,还定义了访问权限和缓冲特性等。
MMU的映射分为两种,一级页表的变换和二级页表变换。两者的不同之处就是实现的变换地址空间大小不同。一级页表变换支持1 M大小的存储空间的映射,而二级可以支持64 kB,4 kB和1 kB大小地址空间的映射。
动态表(页表)的大小=表项数*每个表项所需的位数,即为整个内存空间建立索引表时,需要多大空间存放索引表本身。
表项数=虚拟地址空间/每页大小
每个表项所需的位数=Log(实际页表数)+适当控制位数
实际页表数 =物理地址空间/每页大小
MMU的另一个作用是集中控制对存储器的存取权限。
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