WhyCan Forum(哇酷开发者社区)

《单片机小白转嵌入式Linux学习记录，基于S3C2440----目录》

地址映射 MMU

当N个应用APP运行时
1. 它们同时保存在SDRAM 中
2. 它们的地址各不行同

链接地址 = 程序运行时所处的地址

所以在编写某个APP时要需要单独的指定他的链接地址，对于一两个应用，我们还可以手动去指定链接地址，但是对于一个开放的操作系统，有成百上千的应用，由不同的开发者编写，我们是不可能预测和重定位所有的APP位置，所以要引入虚拟地址，让所有的APP都位于相同的虚拟地址来执行。

MMU负责虚拟地址与物理地址之间的转换

CPU -> MMU -> 地址总线 -> SDRAM/GPIO

MMU 的作用：

1. 让不同的APP以相同的链接地址进行编译和运行
2. 让大于SDRAM容量的APP可以运行，根据APP运行的局部性分段执行
3. 权限管理，APP1 只能访问APP1 对应的地址，保证应用程序不越界，及整个系统给的正常运行。

MMU 的使用：

1. 在内存中创建页表
2. 把页表基址告诉MMU
3. 设置CP15 启动 MMU

以一级也表为例

一级页表的中的每个条目对应 1M 的内存空间，这个条目称之为描述符(段描述符、粗页表描述符、细页表描述符)。
一级页表描述详见 s3c2410 P560

段描述符为例：
base address AP Domain C B
base address: 对应物理地址
AP 和 Domain: 对应权限管理
C 和 B        : 对应CACHE 和 write buffer

权限管理：
a. 完全不允许访问
b. 允许系统模式访问，不允许用户模式访问
c. 用户模式下根据描述符的AP值决定怎么访问

域 的概念：

CP15 -> C3 32bit 每两位控制一个域 共 0-15 16个域

表示4中权限:

00 无访问权限 如果想让一段内存无法访问，将页表描述符中domain 设置为对应的域号 0-15 然后将对应的域设置为00
01 客户模式 使用页表描述符中的 AP + S + R 来确定权限，具体见韦老师书本7.1.3 最后一个表格。
10 保留
11 管理模式 可以访问，不进行 AP S R 权限检查
注：AP来自描述符 S R 来自 CP15 -> C1

进程切换时需要切换到对应的虚拟地址，由于系统有众多APP进程，所以这个切换开销非常大，由硬件来实现 CP15 -> C13

CPU -> 虚拟地址(VA) -> CP15 : C13 -> 变换后的虚拟地址(MVA) -> MMU -> 得到物理地址(PA)

我们常说的虚拟地址一般都是指CP15:C13进程变换后的虚拟地址 MVA

CP15:C13 的变换关系:

if(VA<32M)
    MVA = VA|(PID<<25) ;
else
    MVA = VA ;
解决了频繁构造页表的问题。

假如有两个进程 APP1 APP2 链接地址都是 0x80b4 (链接地址即运行时地址 0x80b4 是虚拟地址VA)，PID 分别为 1 和 2；运行地址一般都小于32M。

1. 当CPU运行APP1时，发出VA 0x80b4

MVA = VA|(1<<25) 对应的页表指向 APP1所在的实际物理地址。

2. 当CPU运行APP2时，发出VA 0x80b4

MVA = VA|(2<<25) 对应的页表指向 APP2所在的实际物理地址。

这样进程1 切换到进程2 只需要切换PID即可，不需要重新创建页表，从而提升切换效率。

MMU、CACHE等看到的都是MVA(变换后的虚拟地址)，而不是编译链接地址(或运行时地址) VA(链接虚拟地址)，我们提到的虚拟地址默认都是MVA 变换后的虚拟地址。