讓世界一下變大 MMU

2021-07-03 22:03:08 字數 4517 閱讀 4254

1、mmu的作用

1.1 將虛擬位址轉化為實體地址

虛擬位址(va)是軟體程式能表達的非物理的實體地址,實體地址(pa)是儲存單元對應的實際位址。在沒有啟動mmu之前,訪問的位址都是實體地址,我們訪問0位址,就要寫(int*)0x00,啟動mmu之後就可以將虛擬位址0x50000000對映到實體地址0x00,則訪問0位址就可以這樣寫(int *)x0x50000000。

1.2 訪問許可權管理

mmu決定一塊記憶體是否允許讀、是否允許寫。這由cp15暫存器c3(域訪問控制)、描述符的域(domain)、cp15暫存器c的r/s/a位、描述符ap位聯合決定。(等具體用到在詳細說明)

mmu進行位址對映涉及到兩種頁表,一級頁表(first level page table)和二級頁表(coarse page table)

「ttb base」代表一級頁表的位址,將它寫入協處理器cp15的暫存器c2即可。

使用mva[31:20]來索引一級頁表得到乙個描述符,一級頁表的描述符格式如下:

一級描述符的最低兩位,可以分為以下4種:

(1)[1:0]=00b:無效。

(2)[1:0]=01b:粗頁表(coarse page table)

位[31:10]稱為粗頁表基址(coarse page table address),此描述符的低10位填充0後就是乙個二級頁表的實體地址。

(3)[1:0]=10b:段(section)

位[31:20]稱為段基址(section base),此描述符的低20位填充0後就是一塊1mb實體地址空間的起始位址。mva[19:0]用來在這1mb空間中定址。所以,描述符的位[31:20]和mva[19:0]就構成了這個虛擬位址mva對應的實體地址。

轉化過程如下圖:

位[31:20]稱為細頁表基址(fine page table base address),此描述符的低12位填充0後就是乙個二級頁表的實體地址。

根據二級描述符的最低兩位,可分為以下4種情況:

(4.1)[1:0]=00b:無效

(4.2)[1:0]=01b:大頁描述符

位[31:16]稱為大頁基址(large page base addresss),大頁基址和mva[15:0]組成乙個32位的物理的位址,這就是mva對應的實體地址va。

轉化構成如圖:

(4.3)[1:0]=10b:小頁描述符

位[31:12]稱為小頁基址(small page base address),小頁基址和mva[11:0]組成乙個32位的實體地址,這就是mva對應的實體地址pa。

轉化過程跟大頁的比較相似故不做說明。

(4.4)[1:0]=11b:極小頁描述符

位[31:10]稱為極小頁基址(tiny page base address),小頁基址和mva[9:0]組成乙個32位的實體地址,這就是mva對應的實體地址pa。

轉化過程跟大頁的比較相似故不做說明。

1、任務分解

整個過程分為三個步驟:1.建立一級頁表

2.寫入ttb(把位址寫入cp15的c2暫存器中)

3.開啟mmu

下面是mmu段訪問方式的**

#define gpkcon (volatile unsigned long*)0xa0008000  /* gpkcon暫存器的位址 */

#define gpkdat (volatile unsigned long*)0xa0008808 /* gpkdat暫存器的位址 */

/**用於段描述符的一些巨集定義

*/#define mmu_full_access (3 << 10) /* 訪問許可權 */

#define mmu_domaln (0 << 5) /* 屬於哪一域 */

#define mmu_special (1 << 3) /* 必須是1 */

#define mmu_cacheable (1 << 2) /* cacheable */

#define mmu_bufferable (1 << 3) /* bufferable */

#define mmu_section (2) /* 表示這是段描述符 */

#define mmu_secdesc (mmu_full_access | mmu_domain | mmu_special | mmu_section)

#define mmu_secdesc_wb (mmu_full_access | mmu_domain | mmu_special | mmu_cacheable | mmu_bufferable | mmu_section)

void create_page_table(void)

}/*

*下面這個函式是mmu的初始化

*這裡就用到了c、彙編混合程式設計了

*/void mmu_init(void)

int main(void)

下面就對**一一分析:

unsigned long ttb = (unsigned long )0x50000000;

定義建表的的物理位置,就是ttb表在記憶體空間的起始位址。6410的記憶體的起始位址是0x50000000,2410的記憶體的起始位址是0x3000000.

*(ttb + (vaddr >> 20)) = (paddr & 0xfff00000) | mmu_secdesc;

這是把虛擬位址對應到實際的實體地址,(vaddr>>20)是表示取vaddr的[19:0]位其餘位補0,0xfff00000表示1m的段物理空間。mmu_secdesc是段空間的描述符。一會具體說明。

while(vaddr < 0x54000000)   

總映**54mb的位址,54mb的是根據while(vaddr < 0x54000000) 可以得之的,因為段粒度是以1mb為單位的,所以每次迴圈vaddr += 0x100000;paddr += 0x100000; 0x100000換算後就是1mb的位址空間。mmu_secdesc_wb是段空間的描述符。

下面看看section descriptor:

具體每乙個的作用如下:

仔細看e文吧 我水平有限看的也不太懂,所以就不翻譯的。

注意:這些描述是在arm920t上描述的,我在arm1176jzfs上沒有找到,這樣應該是相同的。

/* 使能mmu */

"mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0\n"

"orr r0, r0, #0x0001\n"

"mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0\n"

第一句是讀出控制暫存器的值,把c1中的內容放入到r0中,如果通過設定r0的值,然後在把r0的內容放回到c1中,這樣就改變了c1的值了。

下面看看控制器低16位含義:

/* 控制暫存器的低16位含義為:. rvi . . rs b … . cam

* r:表示換出cache中的條目時使用的演算法,

* 0 = random replacement; 1 = round robin replacement

* v:表示異常向量表所在的位置,

* 0 = low addresses = 0x00000000; 1 = high addresses = 0xffff0000

* i : 0 = 關閉icaches; 1=開啟icaches

* r、s:用來與頁表中的描述符一起確定記憶體的訪問許可權

* b: 0 = cpu為小端模式; 1=cpu為大端模式

* c: 0 = 關閉dcaches; 1 = 開啟dcaches

* a: 0 = 資料訪問時不進行位址對齊檢查;1 = 資料訪問時進行位址對齊檢查

* m: 0 = 關閉mmu; 1 = 開啟mmu

*/ 到這裡就對mmu的使用跟配置就完成了,我介紹的也不是很全面具體可以檢視arm11核的手冊,全是e文啊,看著真費勁!

世界一下變大了 MMU 的使用

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