Memory Management Unit of ARM(三)

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    为方便以后查阅和学习以及留有备案，特翻译了《ARM Architecture Reference Manual，Sencond Edition》中的Memory Management Unit部分，供参考和交流。

    [译者]黄振华

    [声明]本翻译仅供参考和交流，不得用于任何商业用途。由于本人水平有限，其中的理解和表达错误在所难免，欢迎指正。如需转载请注明作者和出处。

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3.3.8 大页地址翻译过程

       图3-6给出了在一个粗糙二级表中对一个64KB的大页的完整的翻译顺序。在精细二级表中对大页的翻译过程与此类似，不过要使用在Fine page table descriptor，B3-10中定义的二级描述符地址。

——Note——

       由于虚拟地址中的页内偏移量（Page Index）的高四位与二级表内索引（Second-level Table Index）的低四位相互交迭（即虚拟地址的bits[15:12]既用作构成页内偏移量，也用于构成二级表内索引），因此对于一个大页，每个页表条目（entry）必须在一个粗糙页表中重复16次（在连续的内存区域中）——意思是，虚拟地址的其他位不变，只改变bits[15:12]，则可以得到16个不同的虚拟地址和相应的二级表内索引，这16个二级表内索引是连续变化的，由此可以得到16个连续的二级描述符地址，但这16个地址中存放同一个大页基地址，即指向同一个大页。这样做是为了保证虚拟地址的高16位不变而低16位bits[15:0]连续变化时，所得到的连续的64K个地址在同一个大页内。即保证连续的虚拟地址空间映射到连续的物理地址空间。类似的，每一大页的页表条目必须在精细页表中重复64次。

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3.3.9 小页地址翻译过程

图3-7给出了在一个粗糙二级表中对一个4KB的小页的完整的翻译顺序。在精细二级表中对小页的翻译过程与此类似，不过要使用在Fine page table descriptor，B3-10中定义的二级描述符地址。

——Note——

       当小页出现于精细二级表中时，虚拟地址中的页内偏移量（Page Index）的高两位与二级表内索引（Second-level Table Index）的低两位相互交迭，因此对于一个小页，每个页表条目必须在精细页表中重复4次（在连续的内存区域中）。

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3.3.10 微页地址翻译过程

       图3-8给出了在一个精细二级表中对一个1KB的微页的完整的翻译顺序。

       ——Note——

       微页不可出现在粗糙二级表中。

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[译者注：ARM v6体系结构不再支持微页，因此从移植性考虑，不推荐使用这种映射方式。]

 

 

3.4 访问权限

       段描述符和页描述符中的访问权限位对相应段或页的访问进行控制。访问权限还通过CP15的寄存器1中的System(S)和ROM(R)控制位进行修正。表3-3描述了结合S和R位的访问权限位的含义。如果试图访问没有访问权限的存储区域，则产生访问允许错误（Permission Fault，见Aborts，B3-18）。

表3-3 MMU访问权限控制

AP	S    R	特权级访问权限	用户级访问权限
0b00	0    0	无访问权限	无访问权限
0b00	1    0	只读	无访问权限
0b00	0    1	只读	只读
0b00	1    1	不可预知	不可预知
0b01	×   ×	读/写	无访问权限
0b10	×   ×	读/写	只读
0b11	×   ×	读/写	读/写

 

3.5 域

       域是一些段、大页或者小页的集合。ARM体系结构支持16个域。对每一个域的访问通过域访问控制寄存器（Domain Access Control Register，C15中的C3）中的每相邻2个bit来控制。这样可以很快地对整个域的访问进行使能或禁止，因而可以非常高效地将某个域的地址空间包含在虚拟存储空间中，或者排除在虚拟空间之外。ARM支持两种域访问模式：

       客户：   是域的使用者（执行程序、访问数据），并受到组成该域的各个段和页的访问权限的监控；

       管理员：控制域的行为（域中的当前段和页、以及域的访问），并且不受组成该域的各个段和页的访问权限的监控。

      

       一个程序可以是某些域的客户（Client），以及其他某些域的管理员（Manager），而对其余的域没有访问权。这使得在执行需要访问多种存储区域资源的程序时，对内存的保护非常灵活。表3-4说明了域访问控制寄存器中的相邻2bits是如何定义域访问权限的。

 

       表3-4 域访问控制字段编码含义

值	访问类型	描述
0b00	无访问权	任何访问都将产生域错误（domain fault）。
0b01	客户 （Client）	根据段描述符或页描述符中的访问权限控制位来决定访问权。
0b10	保留	使用该值会产生不可预知的结果
0b11	管理员 （Manager）	访问不受段描述符或页描述符中访问权限控制位的制约，因而不会产生访问错误。

 

 

 

Sequential Memory Access：顺序内存访问

 

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[参考资料]

[1]ARM Architecture Reference Manual，Sencond Edition，by David Seal and Addison Wesley. Download this manual：

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[3]

[4]ARM体系结构与编程，杜春雷，清华大学出版社，2003年2月