MIPS TLB MMU 硬體及其作用

2021-05-23 07:36:39 字數 740 閱讀 9986

tlb是把你的程式用的位址(程式位址或者虛擬位址)轉換成為訪問儲存器的實體地址的硬體。作業系統對於記憶體轉換的控制是所有軟體安全特性的關鍵。

在mips cpu(以及所有的現代cpu上)上,位址轉換以4kb大小為單位,稱為頁。頁內的12位位址只是從虛擬位址簡單地傳遞到實體地址。轉換表中每一項含有乙個頁的虛擬位址(vpn即虛擬頁號)和乙個物理頁位址(pfn代表頁幀號)。當程式給出乙個虛擬位址時,該位址和tlb中的每個vpn做比較,如果和某一項匹配就給出相應的pfn。tlb是一種稱之為相聯儲存器或者內容才址的儲存器——不是按照索引來選擇而是根據內容來選擇某一項。這邏輯是相當複雜的,其中每一項都有內建的比較器,複雜度和效能擴充套件性很差。所以典型的tlb只有16到64項。

有一組標誌位和每個pfn一起儲存並一起返回叫,標誌位讓作業系統可以指定某一頁為唯讀或者指定某頁的資料是否可以快取記憶體。

大多數現代的mips cpu(以及所有的mips32/64 cpu)採用雙倍儲存,每乙個tlb項容納一對相鄰的虛擬頁面對應的兩個單獨的實體地址。

圖5.1 : tlb資料項

圖5.1給出了乙個tlb項。每個域標上軟體載入和讀取tlb表項的時候用的cpo暫存器的名字,下一節講這些暫存器。

當你在執行乙個真正的複雜的作業系統時,軟體很快就會覆蓋比tlb的轉換錶能容納的更多位址。這可以通過把tlb當作乙個軟體管理的最近用過的位址轉換的快取記憶體來維護得到解決。當乙個需要的位址轉換不在tlb中時,就會產生乙個異常,異常處理程式算出並安裝正確的位址轉換。很難相信這種做法會有效率,但是事實確實如此。

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