PowerPC的MMU機制(三)

2021-05-02 09:15:20 字數 1863 閱讀 1929

頁表儲存的是虛擬頁號和物理頁號之間的對映關係,其實也就是乙個函式關係,將

24位的

vsid和16

位的頁索引作為引數,通過某種函式關係對映,結果就是實際的物理記憶體中,由於這種對映關係一般通過雜湊函式實現,因此頁表也稱作雜湊表。頁索引為

16位,而頁大小

4k,由此也可見段的大小為

256m

(2^28)。

頁表的設計必須注意

2個問題: 1.

頁表大小設計; 2.

頁表位址轉換速度。

頁表大小與邏輯位址位寬和實際的物理記憶體大小有關係。而頁表轉換速度可以通過使用快表

tlb等來提高速度。 如果

tlb沒有命中,處理器必須在

os建立的頁表搜尋

pte,雜湊函式就是根據虛擬位址位來訪問頁表。因此

pte必須均勻的分布在頁表中,來提高頁表的命中率。這兒有個比較費解的問題,位址轉換,需要使用頁表,而頁表位址本身就不能再次轉換,否則就是個雞與蛋的問題了,因此位址轉換,訪問頁表時,最好應在實位址模式下。

雜湊頁表(

hash page table)為可變大小資料結構,定義了虛擬頁號與物理頁號的對映關係。頁大小為2的n次方,起始位址也應能為頁大小的整數倍,雜湊表儲存位置記憶體wimg屬性必須為0b0010

,也就是快取和記憶體一致。

頁表中由

pte組(page table entry group)組成。乙個pteg包含8個pte,而每個pte為8位元組,因此乙個pteg共64位元組。pteg位址也就是表搜尋操作的入口點,雜湊函式的最終功能就是根據虛擬頁號,生成pteg位址,在主輔pteg中找到對應的pte。

給定乙個

pte,可能存在於2個可能的pteg中,乙個是主pteg,而另外乙個是輔pteg,而且可能存在於pteg中的任何乙個pte內,因此乙個pte儲存在頁表中的16個可能的位址。表搜尋操作開始時,對虛擬位址執行主雜湊函式,結構和sdr1暫存器中的位一起建立主pteg的實體地址。然後對命中pteg的每個pte進行檢查,檢視是否匹配,如果都不匹配,則執行第二個雜湊函式,生成新的pteg實體地址,重新匹配pte。如果主pteg和輔pteg中都找不到該pte,則產生缺頁故障(page fault)。

sdr1暫存器:sdr1包含了頁表結構的控制資訊,包括頁表實體地址的高位,以及頁表大小。

htaborg:頁表物理基位址

頁表大小為

2^n位元組,16 <= n <= 25,也就是 64k < size < 32m,因此頁表索引必須為10 <= index <= 19,因此htabmask為9位,剛好對應於頁大小對應,末尾的幾個1bit加上10與雜湊函式結果相與,htabmask低位1bit數目正好與htaborg

低位的0bit數相等。 比如

1m頁表大小,2^14 * 64則:

htaborg  = 0b***x ***x ***x 0000

htabmask = 0b0 0000 1111

頁大小影響頁表命中率,也就影響系統效能。

32位系統,頁表大小範圍見sdr1暫存器定義。推薦頁表大小,包含的pteg數目至少應超過對映的物理頁數目一半大小,比如256m(2^28)記憶體,包含2^16個4k的頁,因此頁表包含的pteg也至少需要一半即2^15,因此頁表大小至少為2^15 * 64 = 2m。

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